一、步進(jìn)電機(jī)的介紹
步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請(qǐng)參考有關(guān)文獻(xiàn)),其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng),提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對(duì)于步進(jìn)角為1.8° 的兩相混合式步進(jìn)電機(jī),如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°,電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。
在國(guó)外,對(duì)于步進(jìn)系統(tǒng),主要采用二相混合式步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。
但在國(guó)內(nèi),廣大用戶對(duì)“細(xì)分”還不是特別了解,有的只是認(rèn)為,細(xì)分是為了提高精度,其實(shí)不然,細(xì)分主要是改善電機(jī)的運(yùn)行性能,現(xiàn)說明如下:步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制是由驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流來實(shí)現(xiàn)的,以二相電機(jī)為例,假如電機(jī)的額定相電流為3A,如果使用常規(guī)驅(qū)動(dòng)器(如常用的恒流斬波方式)驅(qū)動(dòng)該電機(jī),電機(jī)每運(yùn)行一步,其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0,相電流的巨大變化,必然會(huì)引起電機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器,在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)該電機(jī),電機(jī)每運(yùn)行一微步,其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3A而不是3A,且電流是以正弦曲線規(guī)律變化,這樣就大大的改善了電機(jī)的振動(dòng)和噪音,因此,在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細(xì)分的真正優(yōu)點(diǎn)。由于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器要精確控制電機(jī)的相電流,所以對(duì)驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求,成本亦會(huì)較高。注意,國(guó)內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來取代細(xì)分,有的亦稱為細(xì)分,但這不是真正的細(xì)分,望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同:
伺服電動(dòng)機(jī)
用作自動(dòng)控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機(jī)。又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。
伺服電動(dòng)機(jī)分交、直流兩類。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)相空間位移90°電角度的勵(lì)磁繞組Wf和控制繞組WcoWf接一恒定交流電壓,利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化,達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格(要求分別小于10%~15%和小于15%~25%)等特點(diǎn)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)相同。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n為
n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j式中E為電樞反電動(dòng)勢(shì);K為常數(shù);j為每極磁通;Ua,Ia為電樞電壓和電樞電流;Ra為電樞電阻。改變Ua或改變?chǔ)?,均可控制直流伺服電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中,勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代,磁通φ恒定。
直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng)。
伺服電動(dòng)機(jī)
伺服:一詞源于希臘語(yǔ)“奴隸”的意思。人們想把“伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具,服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在訊號(hào)來到之前,轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng);訊號(hào)來到之后,轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)訊號(hào)消失,轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能,因此而得名。
伺服電動(dòng)機(jī)
一般分為直流伺服和交流伺服.
對(duì)于直流伺服馬達(dá)
優(yōu)點(diǎn):精確的速度控制,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,原理簡(jiǎn)單、使用方便,價(jià)格優(yōu)勢(shì)
缺點(diǎn):電刷換向,速度限制,附加阻力,產(chǎn)生磨損微粒(對(duì)于無塵室)
對(duì)于交流伺服馬達(dá)
優(yōu)點(diǎn):良好的速度控制特性,在整個(gè)速度區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑控制,幾乎無振蕩;高效率,90%以上,不發(fā)熱;高速控制;高精確位置控制(取決于何種編碼器);額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi),實(shí)現(xiàn)恒力矩;低噪音;沒有電刷的磨損,免維護(hù);不產(chǎn)生磨損顆粒、沒有火花,適用于無塵間、易暴環(huán)境 ,慣量低;
缺點(diǎn):控制較復(fù)雜,驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)整定,需要更多的連線
直流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。通常應(yīng)用于功率稍大的系統(tǒng)中,如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。
交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100 W,電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛,如用在各種自動(dòng)控制、自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。