步進(jìn)電機(jī)能替代高成本的伺服電機(jī)嗎？

根據(jù)傳統(tǒng)的觀念，在需要速度超過800RPM以及需要高動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中，伺服控制系統(tǒng)性能更為出色。步進(jìn)電機(jī)則更適合用于速度較低、低到中等加速度、需要較高保持轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)對比。

1、結(jié)構(gòu)

  步進(jìn)電機(jī)采用步進(jìn)方式轉(zhuǎn)動，利用磁線圈逐步拉動一個(gè)磁體，使其從一個(gè)位置到達(dá)下一個(gè)位置。要使電機(jī)在任何方向移動100個(gè)位置，電路都需要對電機(jī)進(jìn)行100次步進(jìn)操作。步進(jìn)電機(jī)利用脈沖實(shí)現(xiàn)遞增運(yùn)動，可以在不使用任何反饋傳感器的情況下實(shí)現(xiàn)精確定位。

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

2、簡便性和成本

  步進(jìn)電機(jī)不僅比伺服電機(jī)成本低，而且調(diào)試和維護(hù)都更加簡單。步進(jìn)電機(jī)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(fù)載）。不過，如果某些應(yīng)用場合有更高的性能要求，則必須采用更昂貴、更復(fù)雜的伺服電機(jī)。

3、定位

  在需要隨時(shí)了解機(jī)器準(zhǔn)確位置的應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)有重要差別。在通過步進(jìn)電機(jī)控制的開環(huán)運(yùn)動應(yīng)用中，控制系統(tǒng)認(rèn)為電機(jī)始終處于正確的運(yùn)動狀態(tài)。不過，在遇到問題以后，比如因?yàn)椴考ㄗ《鴮?dǎo)致電機(jī)失速，控制器就無法了解機(jī)器的實(shí)際位置，從而導(dǎo)致失位。伺服電機(jī)本身的閉環(huán)系統(tǒng)具有一個(gè)優(yōu)勢：如果其被一個(gè)物體卡住，會立刻檢測到。機(jī)器會停止操作，始終不會失位。

4、速度和轉(zhuǎn)矩

  步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的性能差異源自他們不同的電機(jī)設(shè)計(jì)方案。步進(jìn)電機(jī)的極數(shù)比伺服電機(jī)多得多，因此步進(jìn)電機(jī)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(dá)到了最大轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)可能會失去速度同步化功能。出于這些原因，在大部分高速應(yīng)用中，伺服電機(jī)都是首選方案。與此相反，步進(jìn)電機(jī)較多的極數(shù)在低速狀態(tài)下具有優(yōu)勢，因?yàn)榇藭r(shí)步進(jìn)電機(jī)與同等尺寸的伺服電機(jī)相比具有轉(zhuǎn)矩優(yōu)勢。

5、熱和能耗

開環(huán)步進(jìn)電機(jī)采用固定電流，并會散發(fā)大量熱量。閉環(huán)控制只提供速度環(huán)路所需的電流，因此避免了電機(jī)發(fā)熱問題。