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運動控制

伺服電機與步進電機常見問題解答

2025China.cn   2014年04月04日

  1,如何正確選擇伺服電機和步進電機?

  主要視具體應用情況而定,簡單地說要確定:負載的性質(zhì)(如水平還是垂直負載等),轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓范圍。據(jù)此以確定電機和配用驅(qū)動器或控制器的型號。

  2,如何配用步進電機驅(qū)動器

  根據(jù)電機的電流,配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或高精度時,可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機,盡可能用高電壓型驅(qū)動器,以獲得良好的高速性能。

  3,2 相和 5 相步進電機有何區(qū)別,如何選擇?

  2 相電機成本低,但在低速時的震動較大,高速時的力矩下降快。 5 相電機則振動較小,高速性能好,比 2 相電機的速度高 30~50% ,可在部分場合取代伺服電機。

  4, 我想通過通訊方式直接控制伺服電機,可以嗎?

  可以的,也比較方便,只是速度問題,用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數(shù),最好用伺服運動控制卡,一般它上面有 DSP 和高速度的邏輯處理電路,以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如 S 加速、多軸插補等。

  5,用開關(guān)電源給步進和直流電機系統(tǒng)供電好不好?

  一般最好不要,特別是大力矩電機,除非選用比需要的功率大一倍以上的開關(guān)電源。因為,電機工作時是大電感型負載,會對電源端形成瞬間的高壓。而開關(guān)電源的過載性能不好,會保護關(guān)斷,且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要,有時可能造成開關(guān)電源和驅(qū)動器的損壞??梢杂贸R?guī)的環(huán)形或 R 型變壓器變壓的直流電源。

  6,伺服電機的碼盤部分可以拆開嗎?

  禁止拆開,因為碼盤內(nèi)的石英片很容易破裂,且進入灰塵后,壽命和精度都將無法保證,需要專業(yè)人員檢修。

  7,步進電機和伺服電機可以拆開檢修或改裝嗎?

  不要,最好讓廠家去做,拆開后沒有專業(yè)設(shè)備很難安裝回原樣,電機的轉(zhuǎn)定子間的間隙無法保證。磁鋼材料的性能被破壞,甚至造成失磁,電機力矩大大下降。

  8,可以將國產(chǎn)的驅(qū)動器或電機和國外優(yōu)質(zhì)的電機或驅(qū)動器配用嗎?

  原則上是可以的,但要搞清楚電機的技術(shù)參數(shù)后才能配用,否則會大大降低應有的效果,甚至影響長期運行和壽命。最好向供應商咨詢后再決定。

  9,使用大于額定電壓值的直流電源電壓驅(qū)動電機安全嗎 ?

  正常來說這不是問題,只要電機在所設(shè)定的速度和電流極限值內(nèi)運行。因為電機速度與電機線電壓成正比,因此選擇某種電源電壓不會引起過速,但可能發(fā)生驅(qū)動器等故障。

  此外 , 必須保證電機符合驅(qū)動器的最小電感系數(shù)要求,而且還要確保所設(shè)定的電流極限值小于或等于電機的額定電流。事實上,如果你能在你設(shè)計的裝置中讓電機跑地比較慢的話 ( 低于額定電壓 ) ,這是很好的。以較低的電壓 ( 因此比較低的速度 ) 運行會使得電刷運轉(zhuǎn)反彈較少,而且電刷換向器磨損較小,比較低的電流消耗和比較長的電機壽命。另一方面,如果電機大小和性能的要求需要額外的轉(zhuǎn)矩及速度,過度驅(qū)動電機也是可以的,但會犧牲產(chǎn)品的使用壽命。

  10,減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉(zhuǎn)矩點?

  如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩,許多減速比會遠遠超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級。

  如果我們要設(shè)計每個減速器來匹配滿轉(zhuǎn)矩,減速器的內(nèi)部齒輪會有太多組合 ( 體積較大、材料多 )。這樣會使得產(chǎn)品價格高,且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。

  11,我如何選擇使用行星減速機還是正齒輪減速機?

  行星減速機一般用于在有限的空間里需要較高的轉(zhuǎn)矩時,即小體積大轉(zhuǎn)矩,而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速機則用于較低的電流消耗,低噪音和高效率低成本應用。

  12, 何為負載率 (duty cycle)?

  負載率 (duty cycle) 是指電機在每個工作周期內(nèi)的工作時間 / (工作時間 + 非工作時間)的比率。如果負載率低,就允許電機以 3 倍連續(xù)電流短時間運行,從而比額定連續(xù)運行時產(chǎn)生更大的力量。

  13,標準旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動電路可以用于直線電機嗎?

  一般都是可以的。你可以把直線電機就當作旋轉(zhuǎn)電機,如直線步進電機、有刷、無刷和交流直線電機。具體請向供應商咨詢。

  14,直線電機是否可以垂直安裝,做上下運動?

  可以。根據(jù)用戶的要求,垂直安裝時我們可以加裝動子滑塊平衡裝置或加裝導軌抱閘剎車。

  15,使用直線電機比滾珠絲桿的線性電機有何優(yōu)點?

  由于定子和動子之間沒有機械連接,所以消除了背隙、磨損、卡死問題,運動更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、響應快、運動平滑、控制精度高、可靠性好體積緊湊、外形高度低、長壽命、免維護等特點。

  16,如何選用電動缸、滑臺、精密平臺類產(chǎn)品?其成本是如何計算的?

  選擇致動執(zhí)行器類產(chǎn)品關(guān)鍵要看您對運動參數(shù)有什么樣的要求,可以根據(jù)您需要的應 用來確定具體運動參數(shù)等技術(shù)條件,這些參數(shù)要符合您的實際需要,既要滿足應用要求并留有余地,也不要提得太高,否則其成本可能會數(shù)倍于標準型產(chǎn)品。舉例來說,如果0.1mm精度夠用的話,就不要選0.01mm的參數(shù)。其它如負載能力、速度等也是如此。

  另外一個給用戶的選型建議是,如果不是必須,推拉力或負重、速度、定位精度這三個主要參數(shù)不要同時要求很高,因為致動執(zhí)行器是一個高精度高技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品,我們在設(shè)計制造時需要從機械結(jié)構(gòu)、電氣性能、材料特性、材質(zhì)和處理方法等多方面考慮并選擇相應的組成電機、驅(qū)動控制器和反饋裝置,以及不同精度等級的導軌、絲桿、支撐座和其它機械系統(tǒng),使之達到需要的整體運動參數(shù),可謂牽一發(fā)動全身的產(chǎn)品。當然,您有高要求的產(chǎn)品需要,我們還是可以滿足,只是成本會相應的提高。

(轉(zhuǎn)載)

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