如何區別伺服、步進、舵機?
有人說「伺服電機其實是個系統」,也有人說的「伺服電機確實就是電機」誰對呢?其實都不算錯。這里的區別主要在于如何定義電機。
如果從原理角度來看,只把-的定子轉子算作電機,那伺服電機當然是個系統,因為伺服控制電路是在電機之外的。如果從設備分類來看,系統伺服馬達卡住,整個外殼里面都算電機,那伺服電機就是個單獨的電機啦。
其實在工程上并不像做理論研究那樣需要-嚴格的定義,至少在伺服電機到底是什么東西這點上,大家都是沒有分歧的,也不可能有人單獨拿一個不帶伺服電路的-電機出來銷售吧。
現在就來說說這三者的主要區別。其實三者不是并列關系,因為步進電機和伺服電機是可以在功能上對比的;而舵機指的是伺服電機在航模、小型機器人等領域下常用的一個特殊版本,一般來說比較輕量、小型、簡化和廉價,并附帶減速機構。而步進電機和伺服電機本質上的區別在于,一個是開環控制,一個是閉環控制。
步進電機接收的是電脈沖信號,根據信號數量轉過相應的步距角。通俗來講就是你推一下,我動一下。動的角度就是步距角,是步進電機的固有屬性。假如步距角是15°,表示每接收一個脈沖電機就轉過15°。所謂開環,富士伺服馬達編碼器線,就是只-制,不管反饋。
步進電機接收脈沖后轉動,但不-一定能轉到。比如脈沖頻率過高或者負載較大,就會造成失步,也就是沒轉-。所以說使用步進電機的場合,要么不需要位置反饋,要么在其他設備上進行位置反饋。比如模型小車的車輪、光驅的光頭、---機云臺,伺服馬達 剛性,以及各種行業機械設備等。
步進電機一般長這樣:
內部結構則是這樣:
步進電機與普通直流交流電機的原理均不同,步進轉動靠的是定子線圈繞組不同相位的電流以及定子和轉子上齒槽產生的轉矩。而伺服電機則是閉環控制,即通過傳感器實時反饋電機的運行狀態,由控制芯片進行實時調節。
一般工業用的伺服電機都是三環控制,即電流環、速度環、位置環,分別能反饋電機運行的角加速度、角速度和旋轉位置。芯片通過三者的反饋控制電機各相的驅動電流,實現電機的速度和位置都準確按照預定運行。伺服電機能-只要負載在額定范圍內,就能達到-的精度,具體精度首先受制于編碼器的碼盤,與控制算法也有很大關系。
與步進電機原理結構不同的是,伺服電機由于把控制電路放到了電機之外,里面的電機部分就是標準的直流電機或交流電感應電機。一般情況下電機的原始扭矩是不夠用的,往往需要配合減速機進行工作,可以使用減速齒輪組或行星減速器。伺服電機常用于需要-定位的領域,比如機床、工業機械臂、機器人等。
伺服電機選型,什么時候選擇低慣量?什么時候又選擇高慣量呢?伺服驅動器伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。
伺服驅動器負載慣量的匹配,部分伺服電機產品慣量匹配可達50倍,但實際越小越好,這樣對精度和響應速度好。伺服驅動器通常情況下,為了滿足伺服系統的高響應性,一般伺服電機都是選用小慣量的電機, 又因為伺服電機的額定輸出力矩越大一般其轉子轉動慣量也越大, 所以單純討論電機轉動慣量的大小是沒有意義的, 真正應該討論的是伺服電機的額定輸出力矩與伺服電機的轉動慣量的比值, 或者說同樣額定輸出力矩的電機的轉動慣量的大小。
伺服電機一般選擇小慣量的伺服電機以滿足較高的動態響應。
當然根據伺服電機的具體應用環境, 也可以選擇中慣量, 高慣量的伺服電機,比如伺服電機作為主軸, 對于快速響應的要求不那么高的時候,但對速度控制要求---確,伺服馬達, 并且經常要求運行在低速低頻狀態下, 還要求能夠有編碼器信號輸出的時候。而這個時候變頻器卻不能勝任。
怎么樣在眾多伺服系統品牌中選出合適的伺服電機呢?在選擇好機械傳動方案以后,就必須對伺服電機的品牌、型號和大小進行選擇和確認。首先,根據你的實際情況選出哪種動力控制速度控制、扭矩控制還是位置控制;實際工況的轉速和扭矩應該小于或等于所選伺服電機的額定參數,由于對成本的考慮盡量接近、-的品牌;一般情況下,選擇伺服電機需滿足下列情況:
● 馬達轉速>;系統所需之移動轉速;
● 馬達的轉子慣量與負載慣量相匹配;
● 連續負載工作扭力≦馬達額定扭力;
● 馬達輸出扭力>;系統所需扭力(加速時扭力)。
伺服電機選型計算:
● 正確公式t= 9550p/ n是在額定狀態下才能用此公式計算;
● 慣量匹配計算(jl/jm);
● 回轉速度計算(負載端轉速,馬達端轉速);
● 負載扭矩計算(連續負載工作扭矩,加速時扭矩)。
伺服電機價格貴,尤其是日系伺服,講究成本預算,剛好合適匹配機械,力矩過大過小都會振動。希望能幫到您!