斷環(huán)步進電機多項運動控制應(yīng)用業(yè)績-成本比較Tonda伺服電機以優(yōu)質(zhì)的精密度和電力能源高效率，過去可以在更價格昂貴的交流伺服電機占主導(dǎo)性的地域應(yīng)用。TODA閉環(huán)進步電機的成功也使我們能夠看到一個可能的低成本步進電機而不是一個高成本的伺服電機。

在愈來愈標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)自動化運用中，產(chǎn)品技術(shù)進步已經(jīng)更改伺服電機和交流伺服電機中間的性能成本費比。

步進電機與伺服電機之對比

依照傳統(tǒng)式的界定，工業(yè)機械手在800rpm的運用中具備優(yōu)良的性能，務(wù)必具備高交叉性和無沒有響應(yīng)性。沿步進電機適用于速度低、中等加速、需要維持轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用。

那么這種關(guān)于步進電機和伺服電機的傳統(tǒng)觀念的依據(jù)是什么呢？下面讓我們來詳細分析下。

1、簡便性和成本

步進電機不僅比伺服電機便宜，而且更容易調(diào)試和維護。步進電機在靜止?fàn)顟B(tài)是穩(wěn)定的，并能保持位置（即使是采用動態(tài)負載）。沒關(guān)系。

2、結(jié)構(gòu)

順著伺服電機選用步進式旋轉(zhuǎn)，利用磁電磁線圈慢慢帶動磁場，從一個位置抵達下一個位置。確保電機在任何方向移動100個位置，電路需要對電機進行100次步進行。堅持步進電機利用脈沖實現(xiàn)轉(zhuǎn)遞增運動，能夠在沒有任何反饋傳感器的情況下實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

伺服電機的運動方法是不同的。它在磁轉(zhuǎn)子上連接一個位置傳感器–即編碼器–會持續(xù)檢測電機的準(zhǔn)確位置。伺服會監(jiān)控電機實際位置和指令位置之間的差異，并對電流進行相應(yīng)的調(diào)整。這種閉環(huán)系統(tǒng)可以使電機保持在正確的運動狀態(tài)。

伺服電機驅(qū)動器

3、速度和轉(zhuǎn)矩

堅持步進電機和伺服電機的性能差異來自于他們不同的電機設(shè)計方案。步進電機的極數(shù)比伺服電機多得多，因此步進電機旋轉(zhuǎn)一整圈，所需的繞組電流交換次數(shù)要多得多，從而導(dǎo)致在速度增加的情況下，其轉(zhuǎn)矩迅速下降。另外，如果達到了最大轉(zhuǎn)矩，步進電機可能會失去速度同步化功能。根據(jù)這些原因，伺服電機是大多數(shù)高速應(yīng)用的首選方案。與此相反，步進電機的多數(shù)在低速狀態(tài)下有優(yōu)勢，因此步進電機與同等尺寸的伺服電機相比有轉(zhuǎn)矩優(yōu)勢。

如何更低的步進電機取代伺服電機

隨著速度的增加，步進電機的轉(zhuǎn)矩會下降

4、定位

 

在應(yīng)用中需要隨時知道機器的準(zhǔn)確位置，步進電機和伺服電機有重要的區(qū)別。在步進電機控制開環(huán)運動的應(yīng)用中，控制系統(tǒng)認為電機始終處于正確的運動狀態(tài)。但是在遇到一些問題后，例如由于部件卡住導(dǎo)致電機停轉(zhuǎn)，控制器將無法理解機器的實際位置，導(dǎo)致位置丟失。伺服電機閉環(huán)系統(tǒng)有一個優(yōu)點:如果被物體卡住了，它會立刻被檢測到。機器將停止，永遠不會失去它的位置。

 

絕對位置反饋

 

5. 熱量和能量消耗

 

開環(huán)步進電機采用固定電流，發(fā)熱大。閉環(huán)控制只提供速度環(huán)所需的電流，從而避免了電機發(fā)熱的問題。

 

比較和結(jié)論

 

伺服控制系統(tǒng)是最適合高速應(yīng)用涉及動態(tài)負載變化，如機械臂。步進控制系統(tǒng)更適用于需要低至中加速度和高保持力矩的應(yīng)用，如3D打印機、傳送帶、二次軸等。由于步進電機的成本較低，使用后可降低自動化系統(tǒng)的成本。如果運動控制系統(tǒng)需要利用伺服電機的特性，就必須證明這些成本高的電機是物有所值的。

 

如何用更低成本的步進電機代替伺服電機

 

本產(chǎn)品采用閉環(huán)控制

步進電機集成電子控制后相當(dāng)于兩相無刷直流電機，可執(zhí)行位置環(huán)控制、速度環(huán)控制、DQ控制等算法。采用單回路絕對編碼器實現(xiàn)閉環(huán)換相，保證在任何速度下都能獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)矩。

低能耗，保持涼爽

戶田步進電機具有很高的節(jié)能效率。開環(huán)步進電機總是根據(jù)全電流指令運行，這可能會導(dǎo)致發(fā)熱和噪音問題，與此不同的是，戶田電機的電流會根據(jù)運動的實際情況而變化，比如在加減速過程中。與伺服類似，這些步進電機消耗的電流與實際需要的轉(zhuǎn)矩成正比。由于電機的工作溫度較低，且集成了電子控制板，所以toda步進電機可以實現(xiàn)與伺服電機類似的高峰值轉(zhuǎn)矩

 

如何用更低成本的步進電機代替伺服電機

即使在高速的情況下，戶田步進電機也需要較少的電流

 

在閉環(huán)技術(shù)進步的推動下，步進電機可以滲透到高性能、高速的伺服電機應(yīng)用領(lǐng)域

 

步進電機采用閉環(huán)技術(shù)

 

如果將閉環(huán)伺服技術(shù)的優(yōu)點應(yīng)用到步進電機上，會產(chǎn)生怎樣的效果?

 

我們能做到步進電機的成本優(yōu)勢和伺服電機的性能一樣嗎?

 

通過閉環(huán)控制技術(shù)的結(jié)合，步進電機將成為一款兼具伺服和步進電機優(yōu)點的低成本集成產(chǎn)品。由于閉環(huán)步進電機可以顯著地提高性能和能源效率，它可以在越來越多的高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中取代更昂貴的伺服電機。

接下來，以具有嵌入式閉環(huán)控制功能的toda一體化步進電機為例，分析了采用閉環(huán)技術(shù)的步進電機的性能及優(yōu)缺點。

 

步進電機

 

精確匹配性能要求

 

為了保證有足夠的轉(zhuǎn)矩克服干擾，避免失步，開環(huán)步進電機通常需要保證轉(zhuǎn)矩至少比應(yīng)用要求的值高40%。閉環(huán)式步進電機沒有這個問題。當(dāng)這些步進電機因過載而停止運行時，它們將繼續(xù)保持負載狀態(tài)而不損失轉(zhuǎn)矩。消除過載狀態(tài)后，繼續(xù)運行。在任何規(guī)定的速度下，都能保證最大扭矩，位置傳感器能保證無失步。因此，閉環(huán)步進電機的規(guī)格可以準(zhǔn)確匹配相關(guān)應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩要求，而不需要額外40%的裕度。

 

開環(huán)步進電機存在失步風(fēng)險，難以滿足高暫態(tài)轉(zhuǎn)矩要求。與傳統(tǒng)步進電機相比，Toda閉環(huán)步進電機具有加速快、運行噪聲低、諧振小等優(yōu)點。它們可以以更高的帶寬進行操作，并取得優(yōu)異的性能。

 

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如何用更低成本的步進電機代替伺服電機

 

電子設(shè)備與步進電機的集成可以降低復(fù)雜性

采用閉環(huán)技術(shù)后，閉環(huán)步進電機為用戶提供了極好的精度和效率，既能實現(xiàn)伺服電機的性能，又具有步進電機價格低廉的優(yōu)點。低成本的步進電機正逐步滲透到以高成本伺服電機為主的應(yīng)用領(lǐng)域。