步进和伺服电机都有优点和局限性,如何权衡?
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没有完美的解决方案,只有针对手头问题的最佳解决方案,这是工程上的老生常谈。对于伺服电机和步进电机尤其如此。两者都在工业中广泛使用。两者都不是通用的解决方案。如果应用得当,步进电机和伺服电机都可以为非常成功的系统提供有效、可靠的动力。在两者之间进行选择的决策树有很多分支,但最重要的是速度、加速度和价格目标。
步进电机 步进电机由带有永磁体的转子和承载绕组的固定定子组成,流过定子绕组的电流会产生磁场,该磁场与转子的磁场相互作用,从而产生并施加旋转力。步进电机具有高极数,通常为50或更多。每个极由电机驱动器按顺序通电,以便转子以一系列增量或步进转动。但由于极数多,运动看起来是连续的。 步进电机有几个属性,它们产生增量运动并且通常以开环方式运行,这消除了编码器或旋转变压器的成本和复杂性,高极数使它们能够在零速时产生高扭矩,它们也很紧凑并且通常很经济。
不利的一面是,步进电机的速度有限,它们通常在 1,200 rpm 或更低的转速下运行良好。尽管它们在零速时产生高扭矩,但扭矩会随着速度的增加而下降。在零速下产生 100oz-in的电机在 500rpm 时可能仅提供50oz-in,在 1,000rpm时仅提供 10 oz-in。 理论上,增加变速箱可以增加扭矩,但步进电机的低速会成为问题。将 10:1 齿轮减速器添加到1,200rpm 步进电机可能会将扭矩提高一个数量级,但也会将速度降至 120rpm。如果电机驱动滚珠丝杠执行器或类似的东西,它可能无法提供足够的速度来满足应用程序的需求。 步进电机通常不提供大于NEMA34的框架尺寸,大多数应用都属于NEMA17或 NEMA23 电机尺寸。因此,很难找到能够产生超过1,000到 2,000oz-in扭矩的步进电机。步进电机也有性能限制。例如,电机需要消除摩擦才能开始转动并移动负载,此时转子未完全受控。因此,前进五步的命令可能会导致电机转动四步——或者可能是六步。 |











