[步进电机]为什么步进电机可以替代伺服电机？
发布时间：2020-01-10 09:57:19
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文章来源：深圳博智达机器人
导读: 断环步进电机多项运动控制应用业绩-成本比较Tonda伺服电机以优质的精密度和电力能源高效率，过去可以在更价格昂贵的交流伺服电机占主导性的地域应用。TODA闭环进步电机的成功也使
断环
步进电机多项运动控制应用业绩-成本比较Tonda
伺服电机以优质的精密度和电力能源高效率，过去可以在更价格昂贵的交流伺服电机占主导性的地域应用。TODA闭环进步电机的成功也使我们能够看到一个可能的低成本步进电机而不是一个高成本的伺服电机。
在愈来愈标准化的工业自动化运用中，产品技术进步已经更改伺服电机和交流伺服电机中间的性能成本费比。
步进电机与伺服电机之对比
依照传统式的界定，工业机械手在800rpm的运用中具备优良的性能，务必具备高交叉性和无没有响应性。沿步进电机适用于速度低、中等加速、需要维持转矩的应用。
那么这种关于步进电机和伺服电机的传统观念的依据是什么呢？下面让我们来详细分析下。
1、简便性和成本
步进电机不仅比伺服电机便宜，而且更容易调试和维护。步进电机在静止状态是稳定的，并能保持位置（即使是采用动态负载）。没关系。
2、结构
顺着伺服电机选用步进式旋转，利用磁电磁线圈慢慢带动磁场，从一个位置抵达下一个位置。确保电机在任何方向移动100个位置，电路需要对电机进行100次步进行。坚持步进电机利用脉冲实现转递增运动，能够在没有任何反馈传感器的情况下实现精准定位。
伺服电机的运动方法是不同的。它在磁转子上连接一个位置传感器–即编码器–会持续检测电机的准确位置。伺服会监控电机实际位置和指令位置之间的差异，并对电流进行相应的调整。这种闭环系统可以使电机保持在正确的运动状态。
伺服电机驱动器
3、速度和转矩
坚持步进电机和伺服电机的性能差异来自于他们不同的电机设计方案。步进电机的极数比伺服电机多得多，因此步进电机旋转一整圈，所需的绕组电流交换次数要多得多，从而导致在速度增加的情况下，其转矩迅速下降。另外，如果达到了最大转矩，步进电机可能会失去速度同步化功能。根据这些原因，伺服电机是大多数高速应用的首选方案。与此相反，步进电机的多数在低速状态下有优势，因此步进电机与同等尺寸的伺服电机相比有转矩优势。
如何更低的步进电机取代伺服电机
随着速度的增加，步进电机的转矩会下降
4、定位
在应用中需要随时知道机器的准确位置，步进电机和伺服电机有重要的区别。在步进电机控制开环运动的应用中，控制系统认为电机始终处于正确的运动状态。但是在遇到一些问题后，例如由于部件卡住导致电机停转，控制器将无法理解机器的实际位置，导致位置丢失。伺服电机闭环系统有一个优点:如果被物体卡住了，它会立刻被检测到。机器将停止，永远不会失去它的位置。
绝对位置反馈
5. 热量和能量消耗
开环步进电机采用固定电流，发热大。闭环控制只提供速度环所需的电流，从而避免了电机发热的问题。
比较和结论
伺服控制系统是最适合高速应用涉及动态负载变化，如机械臂。步进控制系统更适用于需要低至中加速度和高保持力矩的应用，如3D打印机、传送带、二次轴等。由于步进电机的成本较低，使用后可降低自动化系统的成本。如果运动控制系统需要利用伺服电机的特性，就必须证明这些成本高的电机是物有所值的。
如何用更低成本的步进电机代替伺服电机
本产品采用闭环控制
步进电机集成电子控制后相当于两相无刷
直流电机，可执行位置环控制、速度环控制、DQ控制等算法。采用单回路绝对编码器实现闭环换相，保证在任何速度下都能获得最优转矩。
低能耗，保持凉爽
户田步进电机具有很高的节能效率。开环步进电机总是根据全电流指令运行，这可能会导致发热和噪音问题，与此不同的是，户田电机的电流会根据运动的实际情况而变化，比如在加减速过程中。与伺服类似，这些步进电机消耗的电流与实际需要的转矩成正比。由于电机的工作温度较低，且集成了电子控制板，所以toda步进电机可以实现与伺服电机类似的高峰值转矩
如何用更低成本的步进电机代替伺服电机
即使在高速的情况下，户田步进电机也需要较少的电流
在闭环技术进步的推动下，步进电机可以渗透到高性能、高速的伺服电机应用领域
步进电机采用闭环技术
如果将闭环伺服技术的优点应用到步进电机上，会产生怎样的效果?
我们能做到步进电机的成本优势和伺服电机的性能一样吗?
通过闭环控制技术的结合，步进电机将成为一款兼具伺服和步进电机优点的低成本集成产品。由于闭环步进电机可以显著地提高性能和能源效率，它可以在越来越多的高标准应用中取代更昂贵的伺服电机。
接下来，以具有嵌入式闭环控制功能的toda一体化步进电机为例，分析了采用闭环技术的步进电机的性能及优缺点。
步进电机
精确匹配性能要求
为了保证有足够的转矩克服干扰，避免失步，开环步进电机通常需要保证转矩至少比应用要求的值高40%。闭环式步进电机没有这个问题。当这些步进电机因过载而停止运行时，它们将继续保持负载状态而不损失转矩。消除过载状态后，继续运行。在任何规定的速度下，都能保证最大扭矩，位置传感器能保证无失步。因此，闭环步进电机的规格可以准确匹配相关应用的转矩要求，而不需要额外40%的裕度。
开环步进电机存在失步风险，难以满足高暂态转矩要求。与传统步进电机相比，Toda闭环步进电机具有加速快、运行噪声低、谐振小等优点。它们可以以更高的带宽进行操作，并取得优异的性能。
内阁免费机
Toda将驱动控制板与电机集成，减少了电线数量，简化了实现方案。有了toda，您可以构建没有橱柜的机器。
如何用更低成本的步进电机代替伺服电机
电子设备与步进电机的集成可以降低复杂性
采用闭环技术后，闭环步进电机为用户提供了极好的精度和效率，既能实现伺服电机的性能，又具有步进电机价格低廉的优点。低成本的步进电机正逐步渗透到以高成本伺服电机为主的应用领域。
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