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伺服電機(jī)控制原理、轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)、速度如何控制？

前兩天在一個(gè)論壇看到一個(gè)逆變橋驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行的原理動(dòng)圖，這里分享給大家。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)：圖中電機(jī)繞組變?yōu)榧t色為N極，藍(lán)色為S極，黑色為不通電。繞組依照排列順序依次通電，切換N、S極順序，并與繞組磁場作用，從而在電機(jī)內(nèi)部形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組。

切換電機(jī)繞組通電順序：圖中右下角有一個(gè)逆變橋，通過控制逆變橋功率管的導(dǎo)通順序，從而在A、B、C三個(gè)輸出端形成如圖中右上角所示的電壓波形。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的A、B、C三個(gè)輸出通入電機(jī)的U、V、W輸入端口，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

電機(jī)的速度控制：由上知道電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)定子的磁場變換順序驅(qū)動(dòng)，而磁場的切換是由切換繞組中通入的電源。由此，通過控制電源的變換順序速度以此控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。

深圳星火自動(dòng)化科技有限公司，總部位于高新產(chǎn)業(yè)云集的深圳市寶安區(qū)，在北京設(shè)有分公司和生產(chǎn)基地，在無錫、青島、汕頭、瀏陽等地設(shè)有辦事處或分支機(jī)構(gòu)。星火自動(dòng)化定位于運(yùn)動(dòng)控制類產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，主要產(chǎn)品為“STD系列”的數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、專用數(shù)控系統(tǒng)等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、紡織印刷、雕刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光內(nèi)雕機(jī)、電子設(shè)備、剝線機(jī)、包裝機(jī)械、廣告設(shè)備、貼標(biāo)機(jī)、恒速應(yīng)用、機(jī)器人等多個(gè)行業(yè)。

步進(jìn)電機(jī)帶斷電剎車與不帶斷電剎車區(qū)別？

步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用廣泛，步進(jìn)電機(jī)有無斷電制動(dòng)車和帶斷電剎車。如何區(qū)分這兩種電機(jī)，帶斷電剎車的電機(jī)有哪些使用方法？今天步進(jìn)電機(jī)廠家就和大家分享一下帶斷電剎車步進(jìn)電機(jī)的用法。

步進(jìn)電機(jī)帶斷電剎車與不帶斷電剎車區(qū)別？

一般步進(jìn)電機(jī)斷電不會(huì)自鎖，上電才會(huì)自鎖，要實(shí)現(xiàn)斷電自鎖，需要在步進(jìn)電機(jī)尾部安裝一個(gè)抱閘裝置(制動(dòng)裝置)，即帶斷電制動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)用于結(jié)構(gòu)的上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它在通電狀態(tài)下停止運(yùn)行時(shí)，它會(huì)使用停止時(shí)的靜力矩來保持工作物的位置，以防止它們掉落。但是，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)斷電等無法供電時(shí)，無法維持工作物的位置，因此可能會(huì)掉落。如果想繼續(xù)保持利潤，防止工作物掉落，就要考慮斷電剎車步進(jìn)電機(jī)。

帶斷電制動(dòng)步進(jìn)電機(jī)與無斷電制動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別:

無斷電剎車：當(dāng)設(shè)備斷電時(shí)，會(huì)失去保持力；

當(dāng)用于結(jié)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作物可能會(huì)掉落。

帶斷電剎車：當(dāng)設(shè)備斷電時(shí)，還可以保持保持力；

用于結(jié)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作物不會(huì)掉落。

制動(dòng)部件分為永磁制動(dòng)體和彈簧機(jī)械制動(dòng)體。與彈簧機(jī)械制動(dòng)體相比，永磁制動(dòng)體具有使用壽命長、反應(yīng)快、保持力大的優(yōu)點(diǎn)。由于剎車動(dòng)作時(shí)沖擊電流大，需要通過繼電器控制剎車的開關(guān)。方佑科技的閉環(huán)驅(qū)動(dòng)器和開環(huán)驅(qū)動(dòng)器使用報(bào)警輸出信號來控制剎車。

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步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用常識

對用戶而言，就是需要保證步進(jìn)電機(jī)獲得最佳應(yīng)用性能，才能最大限度地維護(hù)自身利益，因此提醒用戶通過優(yōu)化相關(guān)方面，促進(jìn)電機(jī)達(dá)到最佳應(yīng)用。這個(gè)最基本的要求就是要求用戶優(yōu)選電機(jī)，在保證電機(jī)正確購買使用的同時(shí)，也保證了電機(jī)質(zhì)量可靠。二是要求用戶做好電機(jī)安裝工作，確保達(dá)到要求的安裝效果。其次是要求用戶注意電機(jī)使用的優(yōu)化，這就要求用戶一定要掌握以下這三種電機(jī)的應(yīng)用常識：

應(yīng)用常識一：步進(jìn)電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)工作，否則會(huì)因有振動(dòng)而影響電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，這不僅對電機(jī)起到有利作用，而且會(huì)對電機(jī)造成一定損傷，對長期應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)不利。如一定要在鄭東區(qū)使用，可以通過改變電壓，電流或者增加一些阻尼來解決，總之就是要避免外界有振動(dòng)影響電機(jī)的運(yùn)行。

步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用常識

應(yīng)用常識二：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作在90RPM以下時(shí)，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣完全可以滿足電機(jī)運(yùn)行要求，既能促使電機(jī)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，發(fā)揮其優(yōu)越性，又避免了資源浪費(fèi)，有利于電機(jī)能耗最優(yōu)控制，降低運(yùn)行成本。

應(yīng)用常識三：步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用時(shí)大家要注意遵從先選電機(jī)先選后驅(qū)動(dòng)的原則，在根據(jù)實(shí)際需要挑選合適型號的電機(jī)，然后再選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方式，這樣才能保證電機(jī)的傳動(dòng)符合使用要求，從而促進(jìn)電機(jī)優(yōu)化運(yùn)行。

自然要想真正實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)最優(yōu)化的使用，促使其在應(yīng)用中盡可能取得最佳的性能，用戶不僅要掌握以上三種應(yīng)用常識，對電機(jī)的具體使用方法和操作步驟、維修保養(yǎng)等知識也要了解。

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伺服驅(qū)動(dòng)器選型的原則、方法

在選擇伺服驅(qū)動(dòng)器時(shí)，需滿足以下四點(diǎn)，才能選出一款相匹配的伺服驅(qū)動(dòng)器：

伺服驅(qū)動(dòng)器

1、電機(jī)類型

交流電機(jī) ：首先要確定是220V交流電機(jī)還是380V三相交流電機(jī)

2、電機(jī)額定電壓

額定電壓是電器長時(shí)間工作時(shí)所適用的最佳電壓。電機(jī)額定電壓通常在電機(jī)銘牌或數(shù)據(jù)手冊上可找到。

常見的電機(jī)額定電壓有6V、12V、24V、36V、48V、60V、110V、220V、380V等。

3、電機(jī)額定電流

額定電流是指電器設(shè)備在額定環(huán)境條件（環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等）下，電氣設(shè)備的長期連續(xù)工作時(shí)允許電流。

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步進(jìn)電機(jī)替換伺服電機(jī)如何計(jì)算?

隨著步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的應(yīng)用越來越普及，而且控制方式基本相同，都是脈沖和方向控制。但是在精度以及低頻特性和成本等方面稍有區(qū)別。經(jīng)常會(huì)有客戶來咨詢，當(dāng)終端負(fù)載穩(wěn)定、動(dòng)作簡單、基本為低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，選用成本低且容易控制的步進(jìn)電機(jī)是否最為合適。那具體如何用步進(jìn)電機(jī)替換伺服電機(jī)，今天我來教大家一個(gè)小方法估算一下：

步進(jìn)電機(jī)替換伺服電機(jī)如何計(jì)算?

首先M=9.549xP/N

M:扭矩（Nm）

P:功率（w）

N:轉(zhuǎn)速(r/min)

假設(shè)伺服電機(jī)額定功率200W,額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，減速比為1：10（假設(shè)減速機(jī)效率為90%）

使用步進(jìn)電機(jī)替代伺服電機(jī)，代入公式計(jì)算電機(jī)額定扭矩為：9.549X200/3000=0.6366Nm

減速機(jī)輸出力矩：0.6366X10X90%=5.7294Nm

減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：3000/10=300轉(zhuǎn)

也就是說我們選的步進(jìn)電機(jī)或者減速步進(jìn)電機(jī)應(yīng)該在300轉(zhuǎn)，輸出力矩5.7294Nm即可。

也就是說我們選的步進(jìn)電機(jī)或者減速步進(jìn)電機(jī)在300RPM輸出力矩為2.8647 Nm(未考慮安全系數(shù))就能替換這個(gè)減速伺服電機(jī)。

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步進(jìn)電機(jī)的選型工況分析

1、進(jìn)出運(yùn)動(dòng)很多情況下都是氣缸進(jìn)行，但是有很多位置需要停留時(shí)，氣缸不好選擇，就算有精度也不高，不穩(wěn)定；因此大部分都是選用控制電機(jī)+絲杠，或者同步帶進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)輸；

2、不管是電機(jī)還是氣缸，導(dǎo)軌等，這些計(jì)算時(shí)需要找出你的條件，

比如選步進(jìn)電機(jī)；

你的運(yùn)動(dòng)方式是什么方式:水平，豎直，斜坡等；

運(yùn)動(dòng)速度是多少？V=0.2m/s

需要帶動(dòng)的負(fù)載是多少？

摩擦系數(shù)是多少?

需要走多遠(yuǎn)的距離?提留幾個(gè)位置？

還有一些隱性的條件:

比如與電機(jī)輸出連接帶輪直徑是多大？T=F*R算扭矩

需不需要減速比等？需要計(jì)算扭矩，慣量比

步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)：步距角，轉(zhuǎn)速與力矩表，脈沖細(xì)分，轉(zhuǎn)速，減速比，力矩公式

二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、

三相的為0.75°/1.5°、

五相的為0.36°/0.72°

3、步進(jìn)電機(jī)廠家：東么川；

4、此處需要選出帶輪需要多大，減速比1:1就可以了；

帶輪需要根據(jù)你的瞬時(shí)功率在與轉(zhuǎn)速表里面有范圍可以快速選擇即可。

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以行星減速機(jī)為例，最為重要的參數(shù)是減速比、額定負(fù)載、回程間隙、和額定輸入轉(zhuǎn)速?？蛻羲x擇的配套方案，必須滿足這幾項(xiàng)，超出了則會(huì)出問題。

步進(jìn)電機(jī)配套行星減速機(jī)的三種常見應(yīng)用：

1. 增加扭矩，則實(shí)際需要的扭矩必須≤減速器的額定扭矩（上表中額定負(fù)載一項(xiàng)）；

2. 降低轉(zhuǎn)速，輸入轉(zhuǎn)速/減速比=輸出轉(zhuǎn)速，如果是給步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)配減速，一般無需太大減速比，因?yàn)檫@種電機(jī)都是可以調(diào)速的，尤其步進(jìn)電機(jī)低速扭矩大，速度越低效果越好；

3. 以上兩者都要滿足，這種需求最為普遍，所以實(shí)際選型時(shí)就要轉(zhuǎn)速、扭矩、精度多方面考慮周全，而且要注意減速比越大精度則越低，因此減速比并非越大越好。

特別注意，步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)是低速大扭矩，速度越高扭矩越小，因此步進(jìn)跑高速配大減速比，不如中低速配小減速比更實(shí)用。

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步進(jìn)電機(jī)選型具體參數(shù)計(jì)算及注意問題

步進(jìn)電機(jī)常用參數(shù)：

A、相數(shù)：指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)。

B、靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在通電卻不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

C、步距角：輸入一個(gè)電脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子相應(yīng)的角位移。

D、定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

E、拍數(shù)：完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示。

F、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座號：主要有35、39、42、57、86、110等。

G矩頻特性曲線：輸出力矩與頻率的關(guān)系。

步進(jìn)電機(jī)選型具體參數(shù)的選型計(jì)算

A、最大轉(zhuǎn)速

Vmax≤1000。

過高轉(zhuǎn)速容易丟步，超多1000時(shí)，最好選用伺服電機(jī)。

電機(jī)的效率較低。

B、定位精度

定位精度有步距角和驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分功能共同決定，步距角與定位精度最少為2倍的關(guān)系。

當(dāng)有高精度要求，切忌單一的提高驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分，此方式不能保證輸出的精度，細(xì)分等級一般不大于1/4。

C、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算

此內(nèi)容與伺服電機(jī)的選型一樣，請參照伺服電機(jī)的選型。

D、扭矩的計(jì)算

a 步進(jìn)電機(jī)扭矩計(jì)算常采用脈沖速度來計(jì)算。

工作脈沖數(shù)=移動(dòng)的距離/定位精度----A。

運(yùn)行脈沖速度（HZ）=A-f1*t1/t0-t1---f2（t1=0.25t0）。

運(yùn)行速度（r/min）=f2*步距角*60/360。

負(fù)載轉(zhuǎn)矩的公式與伺服電機(jī)的選型公式一樣。

加速扭矩=總慣量*π*步距角*（f2-f1）*/(180*t1)。

總扭矩=（負(fù)載轉(zhuǎn)矩+加速扭矩）*安全系數(shù)---（安全系數(shù)一般取2以上）。

步進(jìn)電機(jī)選型具體參數(shù)的選型計(jì)算步進(jìn)電機(jī)選型具體參數(shù)的選型計(jì)算

步進(jìn)電機(jī)選型時(shí)應(yīng)注意的問題：

A、步進(jìn)電機(jī)的精度一般為步距角的3-5%，且不累積。

B、力矩隨轉(zhuǎn)速的升高而下降（變化明顯）,見矩頻特性曲線。

C、注意電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率，（高于改值，不能正常啟動(dòng)、丟步、堵轉(zhuǎn)）

啟動(dòng)轉(zhuǎn)速一般為10-100轉(zhuǎn)，大負(fù)載的電機(jī)選用較低值。

D、低頻時(shí)振動(dòng)、噪聲明顯。

a、通過增加減速機(jī)來避開共振區(qū)。

b、更換驅(qū)動(dòng)器，選用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器（此方法最為簡便）。

c、更換步進(jìn)電機(jī)，選用更小步距角的電機(jī)（此方法會(huì)較大提高成本）。

d、采用小電流、低電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

e、增加磁性阻尼器(結(jié)構(gòu)允許的情況下，加在電機(jī)軸上)。

E、慣量較大的系統(tǒng)，應(yīng)選用大機(jī)座號電機(jī)。

F、最好不要使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)振動(dòng)大。

G、電機(jī)在600轉(zhuǎn)以下工作時(shí)，應(yīng)采用小電流、低電壓、大電感來驅(qū)動(dòng)。

H、先選擇電機(jī)再選擇驅(qū)動(dòng)器。

I、電機(jī)的扭矩應(yīng)至少大于3倍的計(jì)算扭矩。

深圳星火自動(dòng)化科技有限公司，總部位于高新產(chǎn)業(yè)云集的深圳市寶安區(qū)，在北京設(shè)有分公司和生產(chǎn)基地，在無錫、青島、汕頭、瀏陽等地設(shè)有辦事處或分支機(jī)構(gòu)。星火自動(dòng)化定位于運(yùn)動(dòng)控制類產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，主要產(chǎn)品為“STD系列”的數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、專用數(shù)控系統(tǒng)等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、紡織印刷、雕刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光內(nèi)雕機(jī)、電子設(shè)備、剝線機(jī)、包裝機(jī)械、廣告設(shè)備、貼標(biāo)機(jī)、恒速應(yīng)用、機(jī)器人等多個(gè)行業(yè)。

閉環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于數(shù)控雕刻機(jī)、加工中心、數(shù)控機(jī)床以及一些需要定位的地方，作為電子產(chǎn)品，閉環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器或應(yīng)用中難免會(huì)產(chǎn)生一些常見故障，大多數(shù)故障可以分為兩種情況，即步進(jìn)電機(jī)工作和步進(jìn)電機(jī)不工作，下面為大家分析步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器無法使電機(jī)正常工作的一些情況。

當(dāng)閉環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器不能使步進(jìn)電機(jī)正常工作時(shí)，閉環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器廠家小編提醒您根據(jù)以下情況檢查修復(fù)原因。

1.驅(qū)動(dòng)器聯(lián)線斷：與電機(jī)的聯(lián)線、與電源線的聯(lián)線及開關(guān)電源聯(lián)線斷掉，都會(huì)讓電機(jī)沒法工作。

2.驅(qū)動(dòng)器警報(bào)：能夠依據(jù)LED或其他方法的標(biāo)示，依據(jù)使用說明分辨是不是過壓、欠壓保護(hù)、過電流、超溫等常步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見故障。

3.驅(qū)動(dòng)器無供電步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)：能夠應(yīng)用數(shù)字萬用表工作電壓檔查驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器供電系統(tǒng)接線端子的聯(lián)線及供電系統(tǒng)工作電壓。

4.驅(qū)動(dòng)器保險(xiǎn)斷掉：驅(qū)動(dòng)器供電系統(tǒng)工作電壓一切正常而電機(jī)不工作中并且驅(qū)動(dòng)器標(biāo)示燈沒亮，這時(shí)候能夠分析判斷為驅(qū)動(dòng)器內(nèi)保險(xiǎn)斷掉。假如驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部是應(yīng)用自修復(fù)保險(xiǎn)，能夠把電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器斷掉，等一段時(shí)間，不接電機(jī)再度通電，假如驅(qū)動(dòng)器能一切正常則表明電機(jī)有短路故障。

5.驅(qū)動(dòng)器使能數(shù)據(jù)信號不對：使能數(shù)據(jù)信號不對時(shí)，電機(jī)會(huì)沒有鎖住情況。目前市面上大部分驅(qū)動(dòng)器全是不用聯(lián)接使能數(shù)據(jù)信號就可以一切正常工作中的，如果有通電不鎖住常見故障時(shí)能夠撥掉使能電極連接線以分辨是不是使能數(shù)據(jù)信號有誤。

6.驅(qū)動(dòng)器基本參數(shù)不對：一般為電流量設(shè)定過小，電流量不能驅(qū)動(dòng)器電機(jī)。

7.電源線接觸不良現(xiàn)象：電源線空氣氧化或螺釘沒卡緊。

8.電機(jī)自身的難題：電機(jī)軸銹蝕卡住、退磁、短路等。

9.脈沖信號難題：脈沖信號不符驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)信號規(guī)定，如脈沖寬度很小、單脈沖頻率太高、單脈沖的脈沖信號太低（如驅(qū)動(dòng)器必須9V的脈沖信號，而出示的是3.3V）。

10.驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路故障：假如手里有好幾個(gè)同型的驅(qū)動(dòng)器能夠立即對換得分辨。

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很多朋友誤以為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分越高，步進(jìn)電機(jī)的精度就越高，其實(shí)這是一種錯(cuò)誤的觀念。

1、要了解細(xì)分，先要弄清步距角這個(gè)概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如SVM060630型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°，這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角'，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角。

2、細(xì)分?jǐn)?shù)就是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真正步距角是固有步距角(整步)的幾分指一。從上表可以看出：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，其步距角只為‘電機(jī)固有步距角’的十分之一，這就是細(xì)分的基本概念。

3、更為準(zhǔn)確地描述驅(qū)動(dòng)器細(xì)分特性的是運(yùn)行拍數(shù)，運(yùn)行拍數(shù)指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)每轉(zhuǎn)一個(gè)齒距所需的脈沖數(shù)。請注意，如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)為30，按上表對應(yīng)關(guān)系細(xì)分?jǐn)?shù)為不是一個(gè)整數(shù)。細(xì)分功能完全是由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與串機(jī)無關(guān)

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實(shí)際上兩種電機(jī)的控制都是調(diào)壓，只是由于無刷直流采用了電子換向，所以要有數(shù)字控制才可以實(shí)現(xiàn)了，而有刷直流是通過碳刷換向的，利用可控硅等傳統(tǒng)模擬電路都可以控制，比較簡單。

有刷馬達(dá)調(diào)速過程是調(diào)整馬達(dá)供電電源電壓的高低。調(diào)整后的電壓電流通過整流子及電刷地轉(zhuǎn)換，改變電極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。這一過程被稱之為變壓調(diào)速。

無刷馬達(dá)調(diào)速過程是馬達(dá)的供電電源的電壓不變，改變電調(diào)的控制信號，通過微處理器再改變大功率MOS管的開關(guān)速率，來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。這一過程被稱之為變頻調(diào)速。

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深圳星火自動(dòng)化科技有限公司陳博士拜訪東莞道元自動(dòng)化技術(shù)有限公司。與道元王總就步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用深入探討，并合影留念。道元是一家科技型設(shè)備企業(yè)，作為富士康核心供應(yīng)商，專門針對蘋果產(chǎn)線研發(fā)精密設(shè)備。就電機(jī)驅(qū)動(dòng)的合作，雙方均有期待。

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減速電機(jī)就是普通電機(jī)加上了減速箱，這樣便降低了轉(zhuǎn)速，增加了扭力，使得普通電機(jī)有的更廣泛的使用空間。

這種集成體通常也可稱為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)，通常由專業(yè)的減速機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行集成組裝好后成套供貨。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等。使用減速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間。第二次世界大戰(zhàn)后，軍事電子裝備的迅速發(fā)展促進(jìn)了美國、蘇聯(lián)等國家微型減速電機(jī),直流減速電機(jī)的開發(fā)和生產(chǎn)。隨著減速電機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)和企業(yè)運(yùn)用到了減速電機(jī)，也有一批企業(yè)進(jìn)入到了減速電機(jī)行業(yè)。

當(dāng)前，在世界微型減速電機(jī)和直流減速電機(jī)市場上，德、法、英、美、中、韓等國保持領(lǐng)先水平。中國微型減速電機(jī)以及直流減速電機(jī)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)建于20世紀(jì)50年代，從為滿足武器裝備配套需要開始，歷經(jīng)仿制、自行設(shè)計(jì)、研究開發(fā)、規(guī)模制造階段，已形成產(chǎn)品開發(fā)、規(guī)模化生產(chǎn)、關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料、專用制造設(shè)備、測試儀器等配套完整、國際化程度不斷提高的產(chǎn)業(yè)體系。

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伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

伺服電機(jī)主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。  

直流伺服電機(jī)又分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），而且會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

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電壓參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速參數(shù)等參數(shù)設(shè)置，適配功率 400W 內(nèi)直流無刷電機(jī)，

應(yīng)用于各類自動(dòng)化設(shè)備，如物流搬運(yùn)、傳送設(shè)備、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、

拋光打磨、醫(yī)療設(shè)備、健身設(shè)備等眾多領(lǐng)域。

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選型要點(diǎn)

工業(yè)應(yīng)用中所用步進(jìn)電機(jī)速度高達(dá)600~1500rpm，更高轉(zhuǎn)速，可考慮閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，或是選用伺服驅(qū)動(dòng)方案較合適步進(jìn)電機(jī)選型步驟

（1）步距角的選擇

按照電機(jī)相數(shù)不同，有三種步距角:1.8°（兩相）、1.2°（三相）、0.72°（五相）。當(dāng)然五相的步距角精度最高但其電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器價(jià)格較昂貴，所以國內(nèi)極少采用。再加上現(xiàn)在的主流步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器都采用了細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在4細(xì)分以下，細(xì)分步距角精度還是可以保證的，所以如果單獨(dú)從步距角精度的指標(biāo)考慮，五相步進(jìn)電機(jī)可以由兩相或三相步進(jìn)電機(jī)取代。例如，在某種導(dǎo)程為5mm的絲桿負(fù)載應(yīng)用中，如果采用兩相步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在4細(xì)分，則電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)為200×4=800個(gè)，脈沖當(dāng)量為5÷800=0.00625mm=6.25μm，此精度可以滿足大部分應(yīng)用要求。（2）靜轉(zhuǎn)矩（保持轉(zhuǎn)矩）選擇

常用負(fù)載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有同步帶、絲桿、齒輪齒條等，客戶首先計(jì)算其機(jī)器負(fù)載（主要是加速轉(zhuǎn)矩加上摩擦轉(zhuǎn)矩）折算到電機(jī)軸上所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩。然后按照電杋所需最高運(yùn)行速度，分以下兩種不同使用情況選用合適保持轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)①對所需電機(jī)速度為300pm以下的應(yīng)用:如機(jī)器負(fù)載折算到電機(jī)軸上所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T1，則此負(fù)載轉(zhuǎn)矩再乘以一個(gè)安全系數(shù)SF（一般取1.5-2.0），即得到所需步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩Tn②2對所需電機(jī)速度為300pm以上的應(yīng)用:設(shè)最高轉(zhuǎn)速Nmax，如機(jī)器負(fù)載折算到電機(jī)軸上所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T1，則此負(fù)載轉(zhuǎn)矩再乘以安全系數(shù)SF（一般取2.5~3.5），即得到保持轉(zhuǎn)矩Tn。初選一種合適型號。然后再利用矩頻曲線進(jìn)行查驗(yàn)對比:在矩頻曲線上，用戶所需的最高轉(zhuǎn)速Nmax，對應(yīng)此最高速度的最大失步轉(zhuǎn)矩為T2，則此最大失步轉(zhuǎn)矩T2需比T1大20％以上。否則，需重新選定保持轉(zhuǎn)矩大一個(gè)規(guī)格的電機(jī)，按照新選電機(jī)的矩頻曲線重新查驗(yàn)對比。

（3）電機(jī)機(jī)座號選擇電機(jī)機(jī)座越大，其保持轉(zhuǎn)矩越大。

（4）按照額定電流來選定配套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。

例如，某電機(jī)57CM23的額定電流為5A，則你選配的驅(qū)動(dòng)器的允許最大電流需5A以上（請注意是有效值而不是峰值），否則你如果選了一款最大電流僅3A的驅(qū)動(dòng)器，則電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩僅能60％左右！5、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

（1）步進(jìn)電機(jī)的低頻共振問題

細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是降低步進(jìn)電機(jī)低頻共振的有效方法。在150rpm以下，細(xì)分驅(qū)動(dòng)對降低電機(jī)振動(dòng)效果是很明顯的。理論上，分越大，對降低步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)效果越好，但實(shí)際情況是，細(xì)分增大到8或16以后，對降低步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)的改善效果就已經(jīng)達(dá)極致了近幾年國內(nèi)外已有抗低頻共振的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器上市，星火STD. 遞歸DGD 系列產(chǎn)品，釆用了抗低頻共振技術(shù)。該系列驅(qū)動(dòng)器利用諧波補(bǔ)償，通過幅值、相位的匹配補(bǔ)償，可以極大程度的降低步進(jìn)電杋低頻振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)低振動(dòng)低噪聲運(yùn)行。

（2）步進(jìn)電機(jī)細(xì)分對定位精度的影響

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路不但可以提高裝備運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，而且可以有效地提高裝備的定位精度。試驗(yàn)表明:在同步帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺上，步進(jìn)電機(jī)4細(xì)分時(shí)，電機(jī)每步都可以準(zhǔn)確定位。

深圳星火自動(dòng)化科技有限公司，總部位于高新產(chǎn)業(yè)云集的深圳市寶安區(qū)，在北京設(shè)有分公司和生產(chǎn)基地，在無錫、青島、汕頭、瀏陽等地設(shè)有辦事處或分支機(jī)構(gòu)。星火自動(dòng)化定位于運(yùn)動(dòng)控制類產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，主要產(chǎn)品為“STD系列”的數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、專用數(shù)控系統(tǒng)等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、紡織印刷、雕刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光內(nèi)雕機(jī)、電子設(shè)備、剝線機(jī)、包裝機(jī)械、廣告設(shè)備、貼標(biāo)機(jī)、恒速應(yīng)用、機(jī)器人等多個(gè)行業(yè)。

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到底能達(dá)到多少轉(zhuǎn)/分鐘，一直是很多人心中的疑問。

所謂步進(jìn)電機(jī)，就是根據(jù)控制信號運(yùn)動(dòng)，一個(gè)脈沖信號走一步，步進(jìn)角則根據(jù)固有參數(shù)計(jì)算，比如以5相步進(jìn)電機(jī)為例，采用基本步進(jìn)角即無細(xì)分，則每給一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)0.72°，500脈沖一圈。所以當(dāng)脈沖的頻率越高時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，比如脈沖頻率為500赫茲，則一秒轉(zhuǎn)一圈，依次計(jì)算即可。若牽涉到細(xì)分了，則根據(jù)細(xì)分后的步進(jìn)角計(jì)算即可。

通過調(diào)節(jié)輸入驅(qū)動(dòng)器的脈沖頻率以及驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分參數(shù)來達(dá)到調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)際是控制單位時(shí)間內(nèi)步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)。

相比于異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)1000轉(zhuǎn)/分就相當(dāng)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)了，但是1000轉(zhuǎn)/分對于步進(jìn)電機(jī)而言到底有什么實(shí)際意義呢？

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)伴隨著扭矩的下降，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)扭矩下降到一定程度時(shí)，自身的扭矩已經(jīng)不能帶動(dòng)其自身的重量，導(dǎo)致電機(jī)停止。

不同型號的步進(jìn)電機(jī)使用不同的驅(qū)動(dòng)器所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速是不一樣的

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1、控制精度不同。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機(jī)取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高。

2、控制方式不同；一個(gè)是開環(huán)控制，一個(gè)是閉環(huán)控制。

3、低頻特性不同；步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)它工作在低速時(shí)一般采用阻尼技術(shù)或細(xì)分技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

4、矩頻特性不同；步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速升高而下降，交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出。

5、過載能力不同；步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力，而交流電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。

6、運(yùn)行性能不同；步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

7、速度響應(yīng)性能不同；步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要上百毫秒，而交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合

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在對當(dāng)前設(shè)備進(jìn)行升級改造時(shí)，往往會(huì)要求更大負(fù)載、更高速度、更快運(yùn)行節(jié)拍等。但受空間結(jié)構(gòu)的限制，無法變更電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸。那么，如何在不改變電機(jī)安裝尺寸的情況下增加轉(zhuǎn)矩？

轉(zhuǎn)矩的影響因素很多，本次我們挑選了其中4個(gè)影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的因素進(jìn)行講解。

1、線圈卷數(shù)

2、驅(qū)動(dòng)電流

3、轉(zhuǎn)子定子之間的空隙

4、驅(qū)動(dòng)方式

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與線圈卷數(shù)成有關(guān)。線圈卷數(shù)越多，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩大，但高速時(shí)轉(zhuǎn)矩小。線圈卷數(shù)越少，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩小，但與卷數(shù)多時(shí)相比，高速時(shí)轉(zhuǎn)矩較大。

驅(qū)動(dòng)電流對轉(zhuǎn)矩的影響

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動(dòng)電流成正比。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流越大，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就越大。

但相對的，驅(qū)動(dòng)電流越大，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量也越大。因此，輸入電流不能超過額定電流值。

根據(jù)上述內(nèi)容，結(jié)合命題在不改變電動(dòng)機(jī)安裝尺寸的情況下增大轉(zhuǎn)矩，可以考慮以下解決方案

一、利用2相/5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的不同轉(zhuǎn)矩特性

2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同。2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子上的小齒個(gè)數(shù)比5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)更多，對轉(zhuǎn)子的磁力吸引更強(qiáng)。并且2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有更多的空間可以卷線圈，因此低速時(shí)2相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩較5相電動(dòng)機(jī)更高。

下圖是相同安裝尺寸，2相/5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性對比。

選用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速的需要，高速段選用5相產(chǎn)品，低速段選用2相產(chǎn)品。但市面上對常用為兩相步進(jìn)電機(jī)，非特殊情況不會(huì)選用五相步進(jìn)電機(jī)。

二、選用大電流產(chǎn)品

使用驅(qū)動(dòng)電流更大的產(chǎn)品，可以獲得轉(zhuǎn)矩提升。

以譜思PMC007C6SXP系列閉環(huán)一體化步進(jìn)電機(jī)為例，設(shè)置不同大小相電流可得到不同扭矩輸出，電流越大，扭矩輸出越大。

雖然電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流提高后轉(zhuǎn)矩會(huì)隨之增加。但相對的，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量也會(huì)增加。溫度過高會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)線圈的絕緣劣化，縮短電動(dòng)機(jī)的壽命。因此在設(shè)計(jì)和使用產(chǎn)品時(shí)，必須考慮發(fā)熱量，將驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定在合理范圍內(nèi)。

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