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步进运动控制技术
来源：不祥 | 责任编辑：小语
　对于某些低功率应用，内在控制简单，微电机及驱动器、高密度转矩步进系统构成了伺服电机可行的选择。
　　步进是唯一可以在开环情况下运行，而不需位置反馈的运动控制方法。这使得步进电机系统比伺服运动系统简单得多，成本较低也增添了步进电机的吸引力。再加上其它不断改进设计，如硬件小型化和高密度力矩，使得步进系统在很多要求较低速度和定位精度运动应用中保持着较强的竞力。
　　基于步进的运动系统可以达到0.75千瓦(1马力)的功率，但对大多数应用来说，都是在较低输出功率中运行的。大批厂商关注于这个市场。
　　Baldor电气的实时运动控制器NextMovee100，可以为16个轴进行插值，并且最多可以管理连接到以太网Powerlink上的240个轴。这些轴处理简单的点对点运动、引导序列、点动控制，以及与步进(伺服)运动系统相关的扭矩需求。
　　体积和功能问题
　　ParkerHannifin公司认为体积小和操作简单是步进系统显著的优点，价格便宜是步进系统与伺服运动竞争的又一优势。“步进系统在不增加任何费用的情况下可以做的非常小，”产品经理MarcFeyh说，“是有一些迷你伺服系统，但它们并不那么小，价格还更贵，且更多部件又需要加以微型化。”开环运行简单是它的第二个优点。然而，在价格/性能的基础上竞争变得越来越困难了。
　　以“合理的价格”继续改进尺寸并保持性能。Parker指出这种趋势和昂贵的高端步进系统是有所区别的，它不能和低价伺服系统相竞争。为了满足尺寸和成本要求，Parke的机电自动化部门正在引入步进驱动/控制器,它是一个微型步进单元，提供了可编程序控制器及集成输入/输出端口。
　　手掌大小的预装件(1.1×1.5×4英寸)安装在Parker的Promech系列线性驱动器上，构成了微型步进运动系统。Park旋转步进幅度降至NEMA，11，14和17，分别在方形电机的横截面转化为每个面的尺寸为1.1，1.4，1.70英寸。
　　根据ShinanoKenshiCorp.(SKC)，的研究电机小型化，高密度转矩和低噪音/振动是保证步进运动控制相关的改进办法。SKC提出在进行这些方面的改进时，应控制(降低)步进电机的价格。据称，新的或重新设计的转子和定子叠片已经优化了内部空间和NEMA17和13步进系统的结构。
　　重新设计的步进系统的运行扭矩比前面的SKC模型高出20%-30%，使用同样的输入功率和价格合算的永磁材料，RexBergsma，SKC(U.S.)的董事长解释说，改进是为转子添加额外的永磁材料。由于总空间是固定的，需要移动某个定子的位置，即相绕阻的地方。叠片的重新设计也改进了SKC新型的STP-430步进电机的转子和定子的齿形。结果形成一个更强大，更集中的磁场，减少了噪声(见图)和”建立时间(阻尼)，比前一种模型的速度快了近两倍，”Bergsma.说。
　　不仅是旋转
　　除了传统的旋转步进电机，还存在线性步进电机系统。
　　BaldorElectric公司表示应用和设计工程师对这些线性运动产品越来越感兴趣。它引用旋转电机(伺服)的优点，如减少零部件，几乎没有磨损或维修，并且易于结合机器使用。“线性步进电机是非常适合应用在轻负载的情况下，提供优良的开环性能等,较高的加速度和比旋转更高的速度，”Baldor的产品经理JohnMazurkiewicz说。
　　Baldor生产各种各样的直线步进电机，包括单轴，双轴(X，Y轴)装置，多轴龙门式，和客户设计。该公司的NextMove系列可编程控制器提供适当输出功率来运行线性和旋转式步进电机(以及伺服电机)。实时运动控制器是最新的NextMove产品(见照片)。
　　OrientalMotor公司称，新的步进电机和驱动系统的开发是“一个提高性能参数和整合各部件的过程”。该过程由好几个趋势组成：
　　-高密度转矩：通过使用更高的能源产品(强度)的钕铁硼(Nd-Fe-B)稀土永磁材料定期重新设计，加上结构上的改变，如较大的转子直径，已经提高了电机转矩性能。获益的OM产品包括高转矩的PV和PK-HT系列混合式步进电机(2相)和CRK系列，五相电机。
　　-改善步进角精度和传动平稳性：一种先进的微步进方法是通过控制电流来获得更高的步进精度。例如，Oriental的RK系列，五相微动驱动器结合一种特殊的ASIC，专有软件，和电流传感器在很宽的速度范围内控制电流。电流传感器和控制软件还进一步保证了“平稳驱动功能，”在操作时抑制了振动和噪声，独立于驱动器的输入频率，OrientalMotorUSA工程部经理NickJohantgen解释道。固有振动较低的五相步进电机和两相步进电机是相反的，这样也利于该情况。”平稳传动”的产品如PK和CRK系统的五相步进控制。
　　-更多微型尺寸：“小型化是开环步进电机和其相关驱动器总的发展趋势”，Johantgen说，“便携式医疗仪器和工业仪器在很多应用场合中需要使用较小的电机。”为了满足这一要求，OM已经开发了8in和11inCRK五相电机和11和14in(1.4in./35mm)PK两相步进电机。新的紧凑型CRK微步进驱动器尺寸仅为0.98x1.77x2.56in，并且在每一相位最大可控制1.4ACRK电机。 系统和市场分析
　　OrientalMoto的另一打算是将各种步进电机/驱动器部件组成一个系统解决方案。这包括安装板，弹性联轴器，减振器，控制器。“将各部件组成一个完整的系统是为了减少总成本”，Johantgen补充说。它进一步增强和伺服运动的竞争力。
　　系统也为CRK步进电机提供三种类型的齿轮头。成本较低的滚铣齿轮有10-35弧度-分间隙(与齿轮齿数比有关)；行星齿轮具有广泛的齿数比和3弧度-分间隙；谐波齿轮基本上消除了所有间隙。
　　步进运动市场的总体规模，包括商业和汽车行业是相当大的。据MotionTechTrends(MTT)最新的市场研究，核心工业部门，工厂自动化(FA)，代表了一个相对小的但是稳固的市场,2006年在北美，步进电机和控制消费大约为156万美元。FA市场包括机床，机器人系统，各种OEM的生产机器(包括半导体设备，印刷，纺织，塑胶等)。
　　据MTT粗略估计，欧洲和日本分别占步进电机市场的15%和50%，高于美国。MTT分析师MuhammadMubee的研究表明，两种步进电机的设计主导FA应用(见“市场”图表)。它们分别是大量生产的tin-can型(又名“can-stack”)和永磁步进电机。另外可变磁阻(VR)设计的步进电机已经几乎没有了。
　　“VR步进电机已几乎没有新的应用，尤其是与来自中国的低价混合步进电机相比”Mubeen说。VR电机只有在高温情况下才使用，但性能并不高。MTT的研究表明，“(年)北美市场的步进电机和控制”可以在的产品信息中心里找到。
　　BergerLahr运动技术公司(施耐德电气的一家公司)认为集成化，操作简便，网络化工作是步进电机的主要发展趋势。减小驱动和电机尺寸有助于缩小控制柜和机器空间的需求，而系统设置，可以在不到一个小时内通过设定DIP和旋转开关来完成，项目经理SamBandy解释说。步进驱动无需调试软件。“然而，一些带有嵌入功能的步进系统需要配置带有屏幕的软件系统用于数据输入，”Bandy说。可进行网络化工作的步进电机通过开环，现场总线，以太网等进行驱动，可多轴控制，与更高级别的控制器进行通信和系统状态数据采集。
　　除了由于更强的磁场带来的高扭矩，ShinanoKenshi公司为新型步进电机重新设计的叠片机构也提供了低磁场振动和根据运转频率噪音降低3-6分贝。 与伺服系统相竞争
　　Bandy指出，结合了驱动电机的步进系统和伺服运动的不同在于，它不需要调整。“它不需要专家对其进行调试而且减少了建立时间”，Bandy说。步进系统的另一个优点在于响应速度快。通过伺服技术，闭环PID控制，纠错基于错误的内容，这是预设动作和实际状态的区别。“采用被动的滞后跟踪法获取参考位置在一些应用中，如印刷和贴标机中显得太慢了，”Bandy说。“在步进系统中没有迟滞。主动响应不取决于实际状态,可以由控制独立执行”。
　　SKC的Bergsma认为步进运动系统和伺服运动系统的竞争在于电机的价格。“伺服电机仍不能和步进的价格相抗衡。由于步进电机的价格在不断下降，而他们可能永远也不会”。他说。此外，步进电机本身的产量高，从而降低了单位成本。”它们所提供的商业价值优于伺服电机，”Bergsma继续说到。
　　他将“完整的操作系统”称为需求，使用步进或伺服电机的数量是不多的。像这种使用一个或两个电机的应用通常使用“黑匣子”驱动器/分度器控制器，有时会因功能过多而导致价格过高。相比之下，“现在的大部分电机都融入个性化和标准化的应用，这样就需要大量的电机”，Bergsma说。
　　大多数的运动都是靠步进系统驱动的。这些价格敏感的系统利用步进控制较低的生产成本，使用现有驱动芯片。“伺服驱动系统经常用于OEM设备中，但只是少量/中等数量，仅适用于闭环反馈和加速/减速，这些都是伺服可以做到的”，Bergsma补充说。 重申主题
　　GEFanuc控制系统业务总监ConnieChick,再次重申步进系统只适用于精度不高，最终定位精度不太重要的运动系统。
　　对于一些简单的轴，例如：进刀量，导轨，和终点挡板等标定系统，步进系统可以很好的运行。“伺服电机速度高转矩大。因此，步进系统在精度要求高和/或转矩大的高速机器中是不适用的”。Chick说。
　　GEFanuc的发展重点放在微控制和智能步进电机。它引入了步进放大器，将其集成在机盖上，通过一个简单的网络设备输入命令。整个系统是由GEFanuc的小型内置式脉冲/方向输出控制64位PLC和MotorCube智能步进电机组成，它并不占用面板的空间。打算使用于成本低的简单标定场合中，该方法试图将安装一根运动轴的成本控制在2000美元以下。
　　“伺服控制仍在降价，但简单的步进系统仍有一席之地”，Chick.说。GEFanuc是步进系统和高性能伺服系统的供应商。
　　Portescap(DanaherMotion的子公司)同样注意到了当”大小适宜该应用场合”时，步进系统无需反馈就可以定位的固有特性。这是与伺服电机竞争的又一优势。”开环控制，电机改进使步进系统的价格更加划算，”产品经理DaveBeckstoffer指出。
　　例如，Portescap已经充分地提高了它的最新成员h3系统混合步进电机的输出扭矩。铝壳的设计增强了散热功效，因此，减慢电机温升常常随着时间的推移降低了扭矩。Beckstoffer解释说：”它同样降低了耗电量，有利于步进电机系统整体对电力的需求。”
　　据报道，新的步进电机设计采用钕磁体优化扭矩密度，同时又不增加部件大小。有些时候适用于可叠式步进电机，据Beckstoffer说，用钕铁硼稀土永磁材料优化混合式步进电机扭矩密度还是一种较新的办法。这些改进也有助于降低电机噪音和共振。”h3系列电机的轴承是由一个护圈和O型圈保护着，可以防止轴承滑动(运行过程中的轴向运动)，这也是步进电机运行过程中的主要噪音来源，”Beckstoffe补充说。大型轴承用在高的滑坡和有径向负载的情况下，类似于标准混合步进电机。
　　根据MotionTechTrends的研究，2006年，北美地区步进运动系统的增长可望达到3-4%。
　　Portescap新的h3系列混合电机比同样的标准型h3电机(竞争产品)多提供最多40%的额外扭矩。
　　定子强化的磁铁通过集中磁通路来增大扭矩，从而提高性能。 使用范围
　　根据SKC，在无需编码器闭环反馈的应用中，例如，包装，材料处理，装配，以及高速或加速/减速要求不高的情况下，步进运动系统和伺服系统是在平等的基础竞争上的。“伺服系统在闭环应用下效果是最好的”，Bergsma补充说。
　　线性步进系统和半导体及光纤制造，引线键合机，激光调阻机，晶圆探针测试仪器，医疗设备，以及其他应用都有强有力的竞争，Baldor说。相比其它选择，线性步进系统常常因为他们很少需要维修而赢得赞扬。“在轴间紧密配合不重要的可控环境下，任何点对点的应用，都是低成本解决方案极好的选择”，Parker的Feyh补充说。他列举了生命科学、医疗器械系统和其他台式设备中无数这样的应用。
　　MTT引用了很多用于FA的tin-can步进电机的例子，如选放机器、传送带、和小型物料处理/包装机器。
　　Portesca认为，纺织工业、电子装配、线性载物台、医疗分析仪技术中喜欢选用步进电机。许多步进电机也常常用于更大尺寸、更强动力汽车传动系统中。
　　BergerLahr/SchneiderElectric提到步进系统的应用目标包括那些低维修和需要低成本解决方案的OEM系统。因为无需太高技能就可以调试步进系统，机器出口商也更喜欢步进系统而非伺服系统。
　　总之，基于步进的运动系统仍活跃于市场。整个动力行业的改进仍在不断提高，但是在各种大小的步进系统中，集成化和低功率仍是人们最关注的问题
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步进和伺服电机资料汇总
伺服电机资料汇总 步进和伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁， 驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子在 此磁场的作用下转动， 同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反 馈值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的 精度（线数）。 4. 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到 的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 分为直流和交流伺服电动机 两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而 匀速下降， 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。 但直流伺服比较简单，便宜。 永磁交流伺服电动机 20 世纪 80 年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发 展， 永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的 交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。 交流伺服系统已成为 当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。9 0 年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波 电动机伺服驱动。 交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服 电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作可*，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国 MANNESMANN 的 Rexroth 公司的 Indramat 分部在 1978 年汉诺威贸易博 览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动系统， 这标志着此种新一代交流 伺服技术已进入实用化阶段。 到 20 世纪 80 年代中后期，各公司都已有完整的系 列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗 干扰、可*性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求， 近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系的永磁交流伺服系统 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器， 其中 D 系列适用于数 控机床（最高转速为 1000r/min，力矩为 0.25～2.8N.m），R 系列适用于机器人 （最高转速为 3000r/min，力矩为 0.016～0.16N.m）。之后又推出 M、F、S、H、 C、G 六个系列。20 世纪 90 年代先后推出了新的 D 系列和 R 系列。由旧系列矩 形波驱动、8051 单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU 和门阵列芯片控制， 力矩波动由 24％降低到 7％，并提高了可*性。这样，只用了几年时间形成了八 个系列（功率范围为 0.05～6kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、 焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机 等的不同需要。 以生产机床数控装置而著名的日本法奴克（Fanuc）公司，在 20 世纪 80 年代中 期也推出了 S 系列（13 个规格）和 L 系列（5 个规格）的永磁交流伺服电动机。 L 系列 有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS 和 HC-U FS 系列）、东芝精机（SM 系列）、大隈铁工所(BL 系列）、三洋电气（BL 系列）、 立石电机（S 系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。 德国力士乐公司（Rexroth）的 Indramat 分部的 MAC 系列交流伺服电动机共有 7 个机座号 92 个规格。 德国西门子 （Siemens）公司的 IFT5 系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和 短型两大类，共 8 个机座号 98 种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出 力矩的直流伺服电动机 IHU 系列相比，重量只有后者的 1／2，配套的晶体管脉 宽调制驱动器 6SC61 系列，最多的可供 6 个轴的电动机控制。 德国宝石（BOSCH）公司生产铁氧体永磁的 SD 系列（17 个规格）和稀土永磁的 S E 系列（8 个规格）交流伺服电动机和 Servodyn SM 系列的驱动控制器。 美国著名的伺服装置生产公司 Gettys 曾一度作为 Gould 电子公司一个分部（Mo tion Control Division），生产 M600 系列的交流伺服电动机和 A600 系列的伺 服 驱动器。后合并到 AEG，恢复了 Gettys 名称，推出 A700 全数字化的交流伺服系 统。 美国 A-B（ALLEN-BRADLEY）公司驱动分部生产 1326 型铁氧体永磁交流伺服电动 机和 1391 型交流 PWM 伺服控制器。电动机包括 3 个机座号共 30 个规格。I.D.（Industrial Drives）是美国著名的科尔摩根（Kollmorgen）的工业驱动 分部，曾生产 BR-210、BR-310、BR-510 三个系列共 41 个规格的无刷伺服电动 机和 BDS3 型伺服驱动器。自 1989 年起推出了全新系列设计的掺鹣盗（Goldl ine）永磁交流伺服电动机，包括 B（小惯量）、M（中惯量）和 EB（防爆型）三 大类，有 10、20、40、60、80 五种机座号，每大类有 42 个规格，全部采用钕铁 硼永磁材料，力矩范围为 0.84～111.2N.m，功率范围为 0.54～15.7kW。配套的 驱动器有 BDS4（模拟型）、BDS5（数字型、含位置控制）和 Smart Drive（数字 型）三个系列， 最大连续电流 55A。Goldline 系列代表了当代永磁交流伺服技 术最新水平。 爱尔兰的 Inland 原为 Kollmorgen 在国外的一个分部，现合并到 AEG，以生产直 流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产 BHT、33 00 三种机座号共 17 种规格的 SmCo 永磁交流伺服电动机和八种控制器。 法国 Alsthom 集团在巴黎的 Parvex 工厂生产 LC 系列（长型）和 GC 系列（短型）交流伺服电动机共 14 个规格，并生产 AXODYN 系列驱动器。 原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。 其中Д By 系列采用铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有 3 种铁心长度，各有两 种绕组数据，共 12 个规格，连续力矩范围为 7～35N.m。2Д By 系列采用稀土永 磁， 6 个机座号 17 个规格， 力矩范围为 0.1～170N.m， 配套的是 3Д Б 型控制器。近年日本松下公司推出的全数字型 MINAS 系列交流伺服系统， 其中永磁交流伺服 电动机有 MSMA 系列小惯量型，功率从 0.03～5kW，共 18 种规格；中惯量型有 M DMA、MGMA、MFMA 三个系列，功率从 0.75～4.5kW，共 23 种规格,MHMA 系列大惯 量电动机的功率范围从 0.5～5kW，有 7 种规格。 韩国三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统，其中 FAGA 交 流伺服电动机系列有 CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX 多种型号，功率从 15W～5kW。 现在常采用功 Powerrate）这一综合指标作为伺服电动机的品质因 数， 衡量对比各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率 表示电动机连续（额定）力矩和转子转动惯量之比。 按功率变化率进行计算分析可知， 永磁交流伺服电动机技术指标以美国 I.D 的 G oldline 系列为最佳，德国 Siemens 的 IFT5 系列次之。步进电机和交流伺服电机性能比较 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目 前国内的数字控制系统中， 步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系 统的出现， 交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控 制的发展趋势， 运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为 执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能 和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角 一般为 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司 生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为 0.09°；德国百格拉公司 （BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1. 8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两 相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。 以松下全数字式交流 伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了 四倍频技术，其脉冲当量为 360°/°。对于带 17 位编码器的电机 而言，驱动器每接收 217=131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360°/13
秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的 1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有 关， 一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理 所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速 时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动 器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统 具有共振抑制功能， 可涵盖机械的刚性不足， 并且系统内部具有频率解析机能 （F FT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最 高工作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速 （一般为 2000RPM 或 3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒 功率输出。 四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。 交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流 伺服系统为例， 它具有速度过载和转矩过载能力。 其最大转矩为额定转矩的三倍， 可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力， 在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常 工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现 象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、 降速问题。 交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号 进行采样， 内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现 象，控制性能更为可*。 六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 200～400 毫秒。 交流伺服系统的加速性能较好， 以松下 MSMA 400W 交流伺服电机为例，从静止加 速到其额定转速 3000RPM 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述， 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的 场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合 考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。SMF 系列永磁同步伺服电机 概 述：“稳定,拥抱高精度”是森力玛电机推出新一代 SMF 系列永磁同步伺服电机时 的基本思路。 森力玛以多年设计制造特殊电机、 专配电机的经验基础， 结合欧洲、 日本伺服电机的先进设计制造技术，采用目前全球领先的“电机电磁设计”技术 为机器产业界精心打造出了全新一代“SMF 系列永磁同步伺服电机” 。SMF 系列 永磁同步伺服电机使用独特的高性能钕铁硼永磁体， 电机具有高能积性比与高转 矩惯量比， 体积小、 惯量低、 动态快速响应能力强是该系列伺服电机最大的特点。 森力玛 SMF 永磁同步伺服电机中的 L 小功率低惯量系列与 H 大功率大扭矩系列将为机器产业界中正在寻求更具稳定、更具精准、更具操控性能的工程师们提供 最佳解决方案，让我们的运动更精彩！ 特点： ● 高能积比、能量密度强、功率密度高，伺服电机的结构紧凑，尺寸小 巧美观 ● 高转矩惯量比使低惯量与大力矩紧密配合实现高动态响应特性 ● 特殊定子、转子尺寸搭配独特磁场设计最大程度地降低齿槽转矩，运 行更加平稳 ● 大转矩设计提高了伺服电机的操控性，控制精度得以完美表现 ● 定转子采用高性能低损耗矽钢片，转子磁钢为高性能钕铁硼永磁材 料，超高的内禀矫顽力保证了永磁体的抗去磁能力更坚强 ● B 级温升设计 F 级绝缘制造，采用高分子绝缘材料、真空压力浸漆制 造工艺及特殊的绝缘结构设计，使电气绕组绝缘耐力及机械强度得以 大大提升，足以胜任伺服电机的高加速度提升及抵抗变频的高频电流 冲击突破电压对绝缘的破坏 ● 正弦波磁场设计具有效率高、恒转矩调速特性范围宽、宽范围恒功率 调速特性，调速平稳、转矩平稳无转矩脉动现象 ● 平衡质量高，振动等级为 R 级（降振级） 应用领域： ● 加工设备和机床、塑料机械、食品机械、纺织机械、包装机械、印刷 机械、瓦楞纸设备??1. 型号说明 SFM -L 15C1.8 C3B2框号 电压代号 额定功率(kW)额定转速(rpm) 功率等级代号 永磁同步伺服电机代号 订货须知: 1. 功功率等级代号：L 表示 3kW 及以下小功率低惯量伺服电机，H 表示 3kW 以上大功率大扭矩伺服电机 2. 基准转速代号：10- 1000rpm；15- 1500rpm；30- 3000rpm； 3. 电压代号：2-220V；3-380V。 4. 请订货时说明其他特殊要求。2. 制造规范 机种 电压 基准转速 功率 防护等级 振动等级 绝缘等级 冷却方式 安装方式 温度保护 编码器 配套件可选 涂装 海拔 使用 环境温度 环境 相对湿度 电机出轴三相永磁同步伺服电动机 三相 380V 或三相 220V； (亦可按需设计) 3000rpm、1500rpm、1000rpm (可按需设计) 0.3kW～75kW IP55 ISO2373 R 级(降振级) F级 11kW 以下为自散热，11kW 及以上独立风机强迫风冷 IMB5 法兰安装（IMB3 及其它安装方式可定制） 1、130℃热保护器，2、热敏电阻 PT100， （其它可选） 正余弦编码器、旋转变压器，其它编码器可选 制动器 防护处理/防护底漆/黑色面漆(颜色可选) 1000 米以下 -10℃～+40℃ 90%以下(不结露) 带键槽（标准） ，光轴（可选） ，特殊出轴可定制(1)编码器 (2)旋转变压器编码器类型:增量型,光电编码器;可以配置其他编码器 脉冲数:、2500P/R(其它线数可指定) 输出方式:长线驱动(Line Drive);A、A、B、B、Z、Z、U、U、V、V、W、W 信号: 最高转速：13000rpm矩N.m矩N.m瞬时工作瞬时工作矩N.m瞬时工作永磁同步伺服电机参数表(同步转速 3000rpm) 型 号.规 格 SMF-L30-0.2-3 A1 SMF-L30-0.3-3 A2 SMF-L30-0.4-3 A3 SMF-L30-0.55-3 B1 SMF-L30-0.75-3 B2 SMF-L30-1.1-3B 3 SMF-L30-2-3C1 SMF-L30-3-3C2 SMF-H30-4-3C3 SMF-H30-5.5-3 D1 SMF-H30-7.5-3 D2 额定功 率 kW 0.2 0.3 0.4 0.55 0.75 1.1 2.0 3.0 4.0 5.5 7.5 额定转 矩 N.m 0.64 0.96 1.27 1.75 2.39 3.5 6.37 9.55 12.73 17.5 23.88 额定转 额定电 转动惯 转矩系 最高转速 额定电流 速 压 量 数 2 rpm rpm A V Kg.m N.m/A 00 00 00 00 00 00 00
0.50 0.68 0.91 1.26 1.85 3.3 5.0 6.8 9.2 12.4 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 0.27 0.42 0.81 0.2 0.003 0.008 0.011 1.88 1.91 1.87 1.92 1.89 1.89 1.92 1.90 1.87 1.89 1.91永磁同步伺服电机参数表(同步转速1500rpm) 额定功 额定转 额定转 额定电 转动惯 转矩系 最高转速 额定电流 率 矩 速 压 量 数 型 号.规 格 2 kW N.m rpm rpm A V Kg.m N.m/A SMF-L15-0.3-3 0.3 1.91 .52 380 0. A3 SMF-L15-0.5-3B 0.5 3.18 .89 380 0. 2 SMF-L15-0.85-3 0.85 5.4 .48 380 0. B3 SMF-L15-1.3-3C 1.3 8.3 .3 380 0. 1 SMF-L15-1.8-3C 1.8 11.5 .3 380 0. 2 SMF-L15-2.9-3C 2.9 18.5 .1 380 0.003 3.4 3 SMF-H15-4.4-3 4.4 28 .2 380 0.008 3.45 D1SMF-H15-5.5-3 D2 SMF-H15-7.5-3 E1 SMF-H15-11-3E 25.5 7.5 1135 47.8 70000011.4 15.3 21.3380 380 3800.011 0.019 0.0233.35 3.4 3.3永磁同步伺服电机参数表(同步转速1000rpm) 额定功 额定转 额定转 额定电 转动惯 转矩系 最高转速 额定电流 率 矩 速 压 量 数 型 号.规 格 2 kW N.m rpm rpm A V Kg.m N.m/A SMF-L10-0.2-3 0.2 1.91 .36 380 0. A3 SMF-L10-0.3-3B 0.3 2.87 .57 380 0. 1 SMF-L10-0.55-3 0.55 5.3 .02 380 0. 编码器类型:增量型,光电编码器;可以配置其他编码器 B3 脉冲数:、2500P/R(其它线数可指定) (1)编码器 SMF-L10-0.85-3 输出方式:长线驱动(Line 0.85 8.1 1000Drive);A、A、B、B、Z、Z、U、U、V、V、W、W
380 0. C1 信号: 最高转速：13000rpm (2)旋转变压器 SMF-L10-1.3-3C 1.3 12.4 .5 380 0. 2 SMF-L10-1.8-3C 1.8 17.2 .4 380 0.003 4.8 3 SMF-L10-2.9-3 2.9 27.8 .6 380 0.008 4.8 D1 瞬时工作 瞬时工作 瞬时工作 SMF-H10-4.4-3 4.4 42 .5 380 0.011 4.7 连续工作 连续工作 连续工作 D2 SMF-H10-5.5-3 5.5 52.5 .8 380 0.019 4.5 E1 速度min-1 速度min-1 速度min-1 -1 min-1 min-1 SMF-H10-7.5-3 min 7.5 71.6 .8 380 0.023 4.5 E2扭矩N.m 扭矩N.m扭矩N.m永磁同步伺服电机参数表(大功率伺服电机带风机冷却) 额定功 额定转 额定转 额定电 转动惯 转矩系 最高转速 额定电流 率 矩 速 压 量 数 型 号.规 格 2 kW N.m rpm rpm A V Kg.m N.m/A SMF-H15-11-3E 11 70 .4 380 0.019 3.3 1SMF-H15-15-3E 2 SMF-H15-18.53F1 SMF-H15-22-3F 2 SMF-H15-30-3F 3 SMF-H15-37-3G 1 SMF-H15-45-3 G2 SMF-H15-55-3 G3 SMF-H10-7.5-3 E1 SMF-H10-11-3E 2 SMF-H10-15-3F 1 SMF-H10-18.53F2 SMF-H10-22-3F 3 SMF-H10-30-3 G2 SMF-H10-37-3G 315 18.5 22 30 37 45 55 7.5 11 15 18.5 22 30 3795.5 117.8 140 191 235.6 286.5 350.2 71.6 105.1 143.3 176.7 210.1 286.5 353.400 00 00 00 00 00 00 00 27.3 33.2 40 55 62 74.5 102 15.9 22.3 29.5 35.8 42 56 63380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 3800.023 0.026 0.032 0.04 0.05 0.063 0.075 0.019 0.023 0.026 0.032 0.04 0.063 0.0753.4 3.5 3.5 3.45 3.8 3.8 3.4 4.5 4.8 4.85 4.9 4.85 4.9 4.9外形及安装尺寸SMF 系列永磁同步伺服电机适配性强，可适配欧系、日系等驱动器，森 力玛可向客户开放永磁同步伺服电机的数学模型参数及提供相应的技术支 持。 同时森力玛也可以提供与 MODROL 共同合作应用的 IMS-GF3 系列驱动器， 其功能与性能参数指标如下： 项目 主电路方式 电机控制方式 最高转速 控制范围 控制响应 控制精度 设定分辨率 运行操作 控 速度设定 制 功 能 运行状态信 号 加速/减速 性能 速度增益/ 偏移 PG 脉冲功 能 规范 正弦波电流型 PWM （允许电压波动范围＋10％～－15％） 永磁同步伺服电机 电流/磁通矢量控制 按输出频率换算为 1000Hz 4P:30000r/min 1:1500 （使用 1024P/R PG， 按 4 极电机换算， 矢量控制 最低速度～基本速度为 1.5～1500rpm） 矢量控制 300Hz (最大) 模拟设定：最高速度的±0.1％（25±10℃） 矢量控制 数字设定：最高速度的±0.05％（-10～ 50℃） 最高速度的 0.003％ 键操作：RUN/STOP 键运行/停止 输入信号：正转指令、反转指令、多段速指令、点动指令、故障复位、 基极封锁等 模拟信号：0～+10V 或-10V～+10V（带方向端子）设定 数字信号：5V 集电极开路 串行通讯设定：由内置的标准 RS485/RS422 接口，CAN，能通过通讯设定 继电器输出信号：定位完成 晶体管输出信号：运行中、零速中、准备完毕 模拟量输出信号：电机转速、负载率 空载状态下，0rpm 加速至 1500rpm 只需 0.2s，0rpm 加速至 6000rpm 只 需 2s 模拟量速度设定和电机转速之间的比例/偏移关系 电机配置旋转变压器，正余弦信号输入，RS422 标准线驱动输出保 护 环 境以脉冲信号进行控制 （A/B 相正交脉冲； PLUS+SIGN 脉冲； CW+CCW 脉冲） 位置指令响应：600kHz(最大) 位置设定 位置指令滤波时间：0.1ms（最小） 电子齿轮比：3（倍率范围：1：100～100：1） 过载保护 额定输出电流的 150% 1 分钟（恒转矩 120% 1 分钟） 过力矩保护、直流接触器不吸合；制动异常保护；输入缺相；输出缺相；外部异常； 超速保护、加减速失速防止；模拟量断线保护；参数设定错误等 使用场所 室内，无腐蚀性气体、易燃气体、尘埃等，不受阳光直射 周围温度 －10～50℃周围湿度 海拔高度 RS485/RS42 通 2 讯 MEMOBUS CAN 伺服功能5～90％RH 不结露 低于 3000 米(但对
米场所要降额使用) 选配 选配 选配 速度控制；位置控制；主轴准停；C 轴控制；电子齿轮箱若需更详细驱动器资料，请来电我司垂询！伺服电机在金属切削机床的应用与选型 机床的驱动电机包括进给伺服电机和主轴伺服电机两类.机械制造商在选购电机 时但心切削力不够,往往选择较大规格的马达,这不但会增加机床的制造成本,而 且使之体积增大,其结构布局不紧凑.因此,一定要通过具体的分析计算 ,选择最 佳规格的电机. 一,进给驱动伺服电机的选择 1,原则上应该根据负载条件来选择伺服电机 .在电机轴上所家的负载有两种 ,即 阻尼转矩和惯量负载.这两种负载都要正确地计算,其值应满足下列条件: 1) 当机床作空载运行时,在整个速度范围内,加在伺服电机轴上的负载转矩应在 电机连续额定转矩范围内,即应在转矩―速度特性曲线的连续工作区. 2) 最大负载转矩,加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内. 3) 电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内. 4) 对要求频繁起,制动以及周期性变化的负载,必须检查它的在一个周期中的转 矩均方根值.并应小于电机的连续额定转矩. 加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影 响.通常,当负载小于电机转子惯量时 ,上述影响不大.但当负载惯量达到甚至超 过转子惯量的 5 倍时,会使灵敏度和响应时间受到很大的影响.甚至会使伺服放 大器不能在正常调节范围内工作 .所以对这类惯量应避免使用.推荐对伺服电机 惯量 Jm 和负载惯量 Jl 之间的关系: 1&=Jl/Jm&5 2,负载转矩的计算方法 加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式,因机械而异. 但不论何种机械,都应计算出折算到电机轴上的负载转矩.通常,折算到伺服电机 轴上的负载转矩可由下列公式计算: Tl=(F*L/2π μ )+T0式中:Tl―折算到电机轴上的负载转矩(N.M); F―轴向移动工作台时所需要的力 L―电机轴每转的机械位移量(M) To―滚珠丝杠螺母,轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M) μ ―驱动系统的效率 F 取决于工作台的重量 ,摩擦系数,水平或垂直方向的切削力 ,是否使用了 平衡块(用在垂直轴).如果是水平方向,F 轴的值由上图例给出. 无切削时: F=μ *(W+fg) 切削时: F=Fc+μ *(W+fg+Fcf) W:滑块的重量(工作台与工件)Kg μ :摩擦系数 Fc:切削力的反作用力 fg:用镶条固紧力 Fcf:由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨 的正向压力. 计算转矩时下列几点应特别注意. (a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑.通常,仅仅从滑块的重量和摩擦系 数来计算的转矩很小的.情特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差 所产生的力矩. (b)由于轴承,螺母的预加载,以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转 矩均不能忽略.尤其是小型轻重量的设备.这样的转矩响应乡整个转矩.所以 要特别注意. (c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加,以此承受切削反作用力的点与承 受驱动力的点通常是分离的.如图所示,在承受大的切削反作用力的瞬间,滑 块表面的负载也增加.当计算切削期间的转矩时,由于这一载荷尔引起的摩擦 转矩的增加应给予考虑. (d)摩擦转矩受进给速率的影响很大,必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块, 滚珠,费沽),滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化.已得出 正确的数值. (e)通常,即使在同一台的机械上,随调整条件,周围温度,或润滑条件等因素而变 化.当计算负载转矩时,请尽量借助测量同种机械上而积累的参数,来得到正 确的数据.3,负载惯量的计算 由电机驱动的所有运动部件 ,无论旋转运动的部件 ,还是直 线运动的部件,都成为电机的负载惯量.电机轴上的负载总惯量可以通过计算各 个被驱动的部件的惯量,并按一定的规律将其相加得到. 1) 圆柱体惯量 如滚珠丝杠,齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面 公式计算: J=(π γ /32)*D4L (kg cm2) 如机构为钢材,则可按下面公式计算; J=(0.78*10-6)*D4L (kg cm2) 式中; γ ―材料的密度(kg/cm2) D―圆柱体的直经(cm) L―圆柱体的长度(cm)2) 轴向移动物体的惯量 工件,工作台等轴向移动物体的惯量,可由下面公式得出: J=W*(L/2π )2 (kg cm2) 式中; W―直线移动物体的重量(kg) L―电机每转在直线方向移动的距离 (cm) 3) 圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:属于这种情况的例子 ; 如大直经的齿轮,为了减少惯量,往往在圆盘上挖出分布 均匀的孔这时的惯量可以这样计算; J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中; Jo―为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2) W―圆柱体的重量(kg) R―旋转半径(cm) 4) 相对电机轴机械变速的惯量计算 机轴上的计算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中: N1 N2 为齿轮的齿数 将上图所示的负载惯量 Jo 折算到电4,电机加速或减速时的转矩1) 按线性加减速时加速转矩计算如下: 4) * -ks.ta Ta=(2π Vm/60*10 1/ta(Jm+JL)(1-e ) -ksta Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e ) Ta―加速转矩(N.M) Vm―快速移动时的电机转速(r/min) Ta―加速时间(sec) Jm―电机惯量(N.m.s2) JL―负载惯量(N.m.s2) Vr―加速转矩开始减少的点 Ks―伺服系统位置环增益(sec-1) 电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线如下图:此时,速度为零的转矩 To 可由下面公式的出. To==(2π Vm/60*104) *1/te(Jm+JL) Te―指数曲线加减速时间常数 2) 当输入阶跃性速度指令时,他的速度曲线与转矩曲线如图所示 这时的加速转矩 Ta 相当于 To 可由下面公式求得(ts=ks) Ta==(2π Vm/60*104) *1/ts(Jm+JL) 5,工作机械频繁激活,制动时所需转矩 当工作机械作频繁激活,制动时,必须检 查电机是否过热,为此 须计算在一个周期内电机转矩的均方根值,并且应使此均 方根值小于电机的连续转矩.电机的均方根值;Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T 周 式中; Ta―加速转矩(N.M) Tf―摩擦转矩(N.M) To―在停止期间的转矩(N.M) t1t2t3t 周 所知的时间可参见图所示6,负载周期性变化的转矩计算 如图所示 也需要计算出一个周期中的转矩均方根值 Trms.且该值小于额定转矩.这样电机才 不会过热,正常工作.负载惯量的限制 负载惯量与电机的响应和快速移动 ACC/DEC 时间息息相关.带大惯量负载时, 当速度指令变化时,电机需较长的时间才能到达这一速度 ,当二轴同步插补进行 圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些. 通常,当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生 .如果高于 5 倍马达转子惯量则,一般伺服会出现不良反应,向高速激光切割机床,在设计时 就要考虑负载惯量低于电机转子惯量 .台达伺服马达在此方面有他特有的优势 , 负载惯量比高,应用在此行业台达伺服的优势更为显著.伺服数控产品处交流伺服电机与普通电机区别交流伺服电机与普通电机有很多区别： 1、根据电机的不同应用领域，电机的种类很多，交流伺服电机属于控制类 电机。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。伺服电机的构造与普通电机是 有区别的，带编码器反馈闭环控制，能满足快速响应和准确定位。 现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，这种电机受工艺限制， 很难做到很大的功率，十几 Kw 以上的同步伺服电机价格很贵，在这样的现场应 用，多采用交流异步伺服电机，往往采用变频器驱动。 2、电机的材料、结构和加工工艺，交流伺服电机要远远高于变频器驱动的 交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机） 。就是说当伺服驱 动器输出电流、电压、频率变化很快时，伺服电机能产生响应的动作变化，响应 特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机。 当然不是说变频器输出不了 变化那么快的电源信号， 而是电机本身就反应不了，所以在变频器的内部算法设 定时为了保护电机做了相应的过载设定。 3、交流电机一般分为同步和异步电机： （1） 、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机 的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速 度，所以称“同步” 。 （2） 、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转 磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁 场， 感应磁场追随 定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的 变化， 一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了 感应电流， 转子磁场消失， 转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。 。 。 所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比 率。 （3） 、对应交流同步和异步电机，变频器就有相应的同步变频器和异步变频 器， 伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服。当然变频器里交流异步变频常 见，伺服则交流同步伺服常见。 4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别，可以参考一下《电机学》方面 的书籍；普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服驱动器的电流容量 不能满足要求。可从电机的尺寸就知道原因了。 关于伺服的应用。有很多方面，连一个小小的电磁调压阀，也可以算上一个 伺服系统。 其他伺服应用如火炮或雷达， 用作随动， 要求实时性好， 动态响应快， 超调小，精度在其次。如果是机床，则经常用作恒速，位置高精度，实时性要求 不高。 首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上，则控制部分硬件可以设计 得相对简单一些，成本也相应低些。如果用于军工，则内部固件设计时控制算法 应该更灵活， 比如提供位置环滤波、 速度环滤波、 非线性、 最优化或智能化算法。 当然不需要在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类型的产品。 交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、包装机、 弹簧机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备有广阔的应用。关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。 在目前国内的数字控制系统中， 步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺 服系统的出现， 交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数 字控制的发展趋势， 运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机 作为执行电动机。 虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号） ，但在使用性能和应用场 合上存在着较大的差异。如：1、制精度不同；2、低频特性不同 3、矩频特性不 同 4、过载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应性能不同。 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。 但在一些要求不高的场合也 经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控 制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 有关伺服零点开关的问题。 找零的方法有很多种， 可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以伺服电 机自身完成（有些品牌伺服电机有完整的回原点功能） ，也可通过上位机配合伺 服完成，但回原点的原理基本上常见的有以下几种。 一、伺服电机寻找原点时，当碰到原点开关时，马上减速停止，以此点为原 点。 二、 回原点时直接寻找编码器的 Z 相信号， 当有 Z 相信号时， 马上减速停止。 这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也不高。 同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。 这个情况，得知道伺服是不是调得很软？常见伺服是用脉冲控制的，那么， 位置环的比例增益，速度环比例增益、积分时间常数分别是多少？ 位置环比例增益：21rad/s 速度环比例增益：105rad/s 速度环积分时间常数：84ms 关于伺服的三种控制方式 一般伺服都有三种控制方式： 速度控制方式， 转矩控制方式， 位置控制方式 。 想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。 位置控制是通过发脉冲来控制 的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转 矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模 式不太方便， 用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功 能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性 的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的 响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如 果控制器本身的运算速度很慢（比如 PLC，或低端运动控制器） ，就用位置方式 控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控 制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器） ；如 果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开， 这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值 来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如 10V 对应 5Nm 的话，当 外部模拟量设定为 5V 时电机轴输出为 2.5Nm:如果电机轴负载低于 2.5Nm 时电机 正转，外部负载等于 2.5Nm 时电机不转，大于 2.5Nm 时电机反转（通常在有重 力负载情况下产生） 。 可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小， 也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中， 例如饶线装置或拉 光纤设备， 转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会 随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动 速度的大小， 通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式 直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控 制，所以一般应用于定位装置。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、 速度模式： 通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制， 在有上位控制装置的外环 PID 控制时速度模式也可以进行定位， 但必须把电机的 位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。 位置模式也支持直接负 载外环检测位置信号， 此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由 直接的最终负载端的检测装置来提供了， 这样的优点在于可以减少中间传动过程 中的误差，增加了整个系统的定位精度。 怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别？ 看驱动器上的错误、报警号，然后查手册。如果连报警都没有了，那自然就 是驱动器故障，当然，还有可能是根本伺服就没有故障，而是控制信号错误导致 伺服没有动作。 除了看驱动器上的错误、报警号，然后查手册外，有时最直接判断方法是更换， 如 X 与 Z 轴伺服换（型号相同才可以） 。或修改参数，如把 X 轴锁住，不让系统 检测 X 轴 但应注意：X 轴与 Z 轴互换，即使型号相同，进口设备也可能因为负载不同、参 数不同而产生问题。当然，如果是国产设备，通常不会针对使用情况调整伺服参 数，一般不会有问题。但应注意 X 轴与 Z 轴电机功率转矩是否相同、电机丝杆是 否直联以及电子齿轮减速比方面事宜。 关于交流伺服电机的几个问题： 问（ A ） ：交流同步伺服、交流异步伺服的额定转速与极数是否有关？ n1=60f/2p？额定转速以下输出恒转矩，额定转速以上恒功率，那么额定转速的 界定是由电机本身的机械决定还是驱动器来决定？有关，同步转速 n1=60f/2p，异步机还有滑差 s，n=(1-s)n1，同步机 n=n1， 2p 为极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。 额定转速可以由几个方面决定：同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允许 的驱动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等，最主要还是反 电势；异步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。 额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。 问（B） ：交、直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形 式？但直流无刷伺服的电流方向也变化？是否可以理解为交流？交流伺服是否 是以直流无刷伺服的原理为基础演变的？ 答： 交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服，无刷驱动相当于整流子数为 6（7）的有刷直流电机的控制精度，一般低速特性较差。商业上也有称他为交流 伺服， 仅因为他甩掉了电刷， 但特性恐怕比好的交流伺服、 直流伺服有差距， 10000 倍的调速比无刷电机绝难达到。 直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种，不过是矩形波供电，而通 常说的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机” ，主要考虑到无 刷马达的控制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器，实现“电子换向” ，从直 流母线侧看相当于直流电机。 直流伺服用于直流电机， 不是直流无刷电机；直流无刷电机与交流伺服电机 其实是一回事，就是交流同步电机（交流永磁同步伺服电机） 。 问（C） ：电机的极对数？ 答：n1=60*f/2p p 一般表示电机的极对数数，2p 是极数。 1 对极包括 N 极和 S 极，极数当然是极对数的两倍。 同步电机机械转速=60*运行频率/极对数； 异步电机机械转速=60*运行频率*（1-滑差率）/极对数伺服电机,步进电机,同步电动机和异步电动机四者间的区别与联系? 同步式(次级为永久磁钢)由于效率高、推力密度大、可控性好等优点，尽 管其对隔磁防尘要求较高和装配较困难，现在也已成为机床用直线电机的主流 1、 什么是步进电机？ 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一 个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进 角） 。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的； 同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调 速的目的。 2、步进电机分类：步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB）:永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度； 反应式步进一般为三相， 可实现大转矩输出， 步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。 它又分为两相、五相和三相：两相步进角一般为 1.8 度，这种步进电机的应 用最为广泛. 3、如何确定步进电机驱动器的直流供电电源： A.电压的确定 混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围（比如 2M530 的供电电压为 24～45VDC） ，电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求 来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注 意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器. B.电流的确定 供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流 I 来确定。如果采用线性电源， 电源电流一般可取 I 的 1.1～1.3 倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取 I 的 1.5～2.0 倍。 4、步进电机和交流伺服电机性能比较：步进电机是一种离散运动的装置，它 和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进 电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也 越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控 制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然 两者在控制方式上相似 （脉冲串和方向信号） ，但在使用性能和应用场合上存 在着较大的差异。二者的使用性能比较。 4.1 控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为 1.8° ，交流伺服电机的 控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以信浓全数字式交流伺服电机为 例，对于带标准 2000 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频 技术，其脉冲当量为 360° /° 。 4.2 低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载 情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这 种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不 利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象， 比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非 常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功 能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT） ，可检 测出机械的共振点，便于系统调整。 4.3 矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时 会急剧下降，所以其最高工作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为 恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2000RPM 或 3000RPM）以内，都 能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 4.4 过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的 过载能力。以信浓交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其 最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。 步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便 出现了力矩浪费的现象。 4.5 运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易 出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其 控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器 可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不 会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可*。 4.6 速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百 转）需要 200～400 毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以信浓 HO CC 400W 交流伺服电机为例， 从静止加速到其额定转速 3000RPM 仅需几毫秒， 可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不 高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程 中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控电机。 5、步进电机的工作转速：具体参看各款电机矩频特性图，一般的，U3 H 系 列空载可到 3000 转每分，U3 系列输出额定转矩一般在 600 转每分以内， U2 系列输出额定转矩一般在 300 转每分以内。 6、电机和驱动器的发热问题： 电机可以承受的温度一般在 100 度以上，因此使用中烫手是很正常的。小驱 动器带大电机，如 2M530 带 86 电机，要注意驱动器散热问题，最好低速、 间歇工作。 7.驱动器故障： 7.1 电机相间短路，或长期过负荷运转，烧毁功率模块 7.2 输入控制信号电压偏高、反向，或高频脉冲突然停止，烧坏输入光耦 7.3 输入电源电压不稳定，或回生电流太大，烧毁主电源回路，因此，请注 意加隔离变压器、滤波器、回生吸收电阻、电容等。? ?伺服电机和步进电机的 31 个技术问答1， 如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还 是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要 求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是 速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此 以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2， 选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。?3， 如何配用步进电机驱动器？ 根据电机的电流， 配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动 或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。 根据电机的电流， 配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动 或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型 驱动器，以获得良好的高速性能。 4， 2 相和 5 相步进电机有何区别，如何选择？ 2 相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。 5 相电机则振动较小，高速性能好，比 2 相电机的速度高 30~50% ，可在 部分场合取代伺服电机。 5， 何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易， 需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此 它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易， 需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此 它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动 平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可 以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐 射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中 一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最 高转动速度低， 且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的 应用。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动 平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可 以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐 射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中 一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最 高转动速度低， 且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的 应用。 6， 使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1） 电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直 流输入的 +/- 极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2） 控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞 线）； 3） 不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行 良好后，再逐步连接。 4） 一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5） 开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常， 声音和温升情况，发现问题立即停机调整。 7， 步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行 时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查： 1） 电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选 型时要选用力矩比实际需要大 50%~100% 的电机，因为步进电机不能过 负载运行， 哪怕是瞬间， 都会造成失步， 严重时停转或不规则原地反复动。 2） 上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般 要 &10mA ） ， 以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到， 如果上位控制器的输出电路是 CMOS 电路， 则也要选用 CMOS 输入型的 驱动器。 3） 启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从 电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可 能就不稳定，甚至处于惰态。 4） 电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际 上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5） 对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 一般要考虑以下方面作检查： 1） 电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选 型时要选用力矩比实际需要大 50%~100% 的电机，因为步进电机不能过 负载运行， 哪怕是瞬间， 都会造成失步， 严重时停转或不规则原地反复动。 2） 上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般 要 &10mA ） ， 以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到， 如果上位控制器的输出电路是 CMOS 电路， 则也要选用 CMOS 输入型的 驱动器。 3） 启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从 电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可 能就不稳定，甚至处于惰态。 4） 电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际 上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。5） 对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 8， 我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？ 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的 应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上 面有 DSP 和高速度的逻辑处理电路， 以实现高速高精度的运动控制。 如 S 加速、多轴插补等。 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的 应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上 面有 DSP 和高速度的逻辑处理电路， 以实现高速高精度的运动控制。 如 S 加速、多轴插补等。 9， 用开关电源给步进和直流电机系统供电好不好？ 一般最好不要， 特别是大力矩电机，除非选用比需要的功率大一倍以 上的开关电源。因为，电机工作时是大电感型负载，会对电源端形成瞬间 的高压。而开关电源的过载性能不好，会保护关断，且其精密的稳压性能 又不需要， 有时可能造成开关电源和驱动器的损坏。可以用常规的环形或 R 型变压器变压的直流电源。 10，我想用±10V 或 4~20mA 的直流电压来控制步进电机，可以吗？ 可以，但需要另外的转换模块。 11， 我有一个的伺服电机带编码器反馈，可否用只带测速机口的伺 服驱动器控制？ 可以，需要配一个编码器转测速机信号模块。 12， 伺服电机的码盘部分可以拆开吗？ 禁止拆开，因为码盘内的石英片很容易破裂，且进入灰尘后，寿命和 精度都将无法保证，需要专业人员检修。 禁止拆开，因为码盘内的石英片很容易破裂，且进入灰尘后，寿命和 精度都将无法保证，需要专业人员检修。 13，步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗？ 不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机 的转定子间的间隙无法保证。磁钢材料的性能被破坏，甚至造成失磁，电 机力矩大大下降。 14， 几台伺服电机可以作同步运行吗？ 15， 伺服控制器能够感知外部负载的变化吗？ 如遇到设定阻力时停止、返回或保持一定的推力跟进。 如遇到设定阻力时停止、返回或保持一定的推力跟进。 16， 可以将国产的驱动器或电机和国外优质的电机或驱动器配用吗？ 原则上是可以的， 但要搞清楚电机的技术参数后才能配用，否则会大 大降低应有的效果， 甚至影响长期运行和寿命。最好向供应商咨询后再决定。 17， 使用大于额定电压值的直流电源电压驱动电机安全吗 ? 正常来说这不是问题，只要电机在所设定的速度和电流极限值内运 行。 因为电机速度与电机线电压成正比，因此选择某种电源电压不会引起 过速，但可能发生驱动器等故障。 此外 , 必须保证电机符合驱动器的最小电感系数要求，而且还要确 保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。 正常来说这不是问题，只要电机在所设定的速度和电流极限值内运 行。 因为电机速度与电机线电压成正比，因此选择某种电源电压不会引起 过速，但可能发生驱动器等故障。 此外 , 必须保证电机符合驱动器的最小电感系数要求，而且还要确 保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。 事实上，如果你能在你设计的装置中让电机跑地比较慢的话 ( 低于 额定电压 ) ，这是很好的。 以较低的电压 ( 因此比较低的速度 ) 运行会使得电刷运转反弹较 少，而且电刷 / 换向器磨损较小，比较低的电流消耗和比较长的电机寿 命。 另一方面，如果电机大小的限制和性能的要求需要额外的转矩及速 度，过度驱动电机也是可以的，但会牺牲产品的使用寿命。 18， 如何为我的应用选择适当的供电电源 ? 推荐选择电源电压值比最大所需的电压高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系统内的电压降而不同。 驱动器的电流值应该足够传送应用所 需的能量。记住驱动器的输出电压值与供电电压不同 , 因此驱动器输出 电流也与输入电流不相同。为确定合适的供电电流，需要计算此应用所有 的功率需求，再增加 5% 。按 I = P/V 公式计算即可得到所需电流值。 推荐选择电源电压值比最大所需的电压高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系统内的电压降而不同。 驱动器的电流值应该足够传送应用所 需的能量。记住驱动器的输出电压值与供电电压不同 , 因此驱动器输出 电流也与输入电流不相同。为确定合适的供电电流，需要计算此应用所有 的功率需求，再增加 5% 。按 I = P/V 公式计算即可得到所需电流值。 19， 对于伺服驱动器我可以选择那种工作方式？ 20， 驱动器和系统如何接地？ a. 如果在交流电源和驱动器直流总线（如变压器）之间没有隔离的 话， 不要将直流总线的非隔离端口或非隔离信号的地接大地，这可能会导 致设备损坏和人员伤害。 因为交流的公共电压并不是对大地的，在直流总 线地和大地之间可能会有很高的电压。 b. 在多数伺服系统中，所有的公共地和大地在信号端是接在一起的。多种连接大地方式产生的地回路很容易受噪音影响而在不同的参考点上 产生流。 c. 为了保持命令参考电压的恒定，要将驱动器的信号地接到控制器 的信号地。 它也会接到外部电源的地，这将影响到控制器和驱动器的工 作（如：编码器的 5V 电源）。 d. 屏蔽层接地是比较困难的，有几种方法。正确的屏蔽接地处是在其电 路内部的参考电位点上。 这个点取决于噪声源和接收是否同时接地，或者 浮空。要确保屏蔽层在同一个点接地使得地电流不会流过屏蔽层。?21， 减速器为什么不能和电机正好相配在标准转矩点? 如果考虑到电机产生的经过减速器的最大连续转矩， 许多减速比会远 远超过减速器的转矩等级。 如果我们要设计每个减速器来匹配满转矩， 减速器的内部齿轮会有太 多组合 ( 体积较大、材料多 ) 。 这样会使得产品价格高，且违反了产品的“高性能、小体积”原则。 22， 我如何选择使用行星减速器还是正齿轮减速器? 行星减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时， 即小体积大 转矩， 而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。正齿轮减速器则用 于较低的电流消耗，低噪音和高效率低成本应用。 23， 何为负载率 (duty cycle)? 负载率 (duty cycle) 是指电机在每个工作周期内的工作时间 / （工作 时间 + 非工作时间）的比率。如果负载率低，就允许电机以 3 倍连续电 流短时间运行，从而比额定连续运行时产生更大的力量。 负载率 (duty cycle) 是指电机在每个工作周期内的工作时间 / （工作 时间 + 非工作时间）的比率。如果负载率低，就允许电机以 3 倍连续电 流短时间运行，从而比额定连续运行时产生更大的力量。 24 ，标准旋转电机的驱动电路可以用于直线电机吗？ 一般都是可以的。 你可以把直线电机就当作旋转电机，如直线步进电 机、有刷、无刷和交流直线电机。具体请向供应商咨询。 一般都是可以的。 你可以把直线电机就当作旋转电机，如直线步进电 机、有刷、无刷和交流直线电机。具体请向供应商咨询。 25 ，直线电机是否可以垂直安装，做上下运动？ 可以。 根据用户的要求，垂直安装时我们可以加装动子滑块平衡装置 或加装导轨抱闸刹车。 可以。 根据用户的要求，垂直安装时我们可以加装动子滑块平衡装置 或加装导轨抱闸刹车。 26 ，在同一个平台上可以安装多个动子吗？ 可以。只要几个动子之间不互相妨碍即可。可以。只要几个动子之间不互相妨碍即可。 27 ，是否可以将多个无刷电机的动子线圈安装于同一个磁轨道上？ 可以。只要几个动子之间不互相妨碍即可。 可以。只要几个动子之间不互相妨碍即可。 28 ， AMS 的直线电机是否可以用于特殊环境，如水溅、真空、洁 净室、辐射等环境？ 可以提供。具体请与我们联系。 可以提供。具体请与我们联系。 29 ，使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点？ 由于定子和动子之间没有机械连接，所以消除了背隙、磨损、卡死问 题，运动更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、响应快、运动 平滑、控制精度高、可靠性好体积紧凑、外形高度低、长寿命、免维护等 特点。 由于定子和动子之间没有机械连接，所以消除了背隙、磨损、卡死问 题，运动更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、响应快、运动 平滑、控制精度高、可靠性好体积紧凑、外形高度低、长寿命、免维护等 特点。 30 ，你们的滑台可以做多个组合一起使用吗？ 是的。可以组合为 XY, XZ, YZ, XYZ 及其它灵活组合。 是的。可以组合为 XY, XZ, YZ, XYZ 及其它灵活组合。 31， 如何选用电动缸、 滑台、 精密平台类产品？其成本是如何计算的？ 选择致动执行器类产品关键要看您对运动参数有什么样的要求， 可以 根据您需要的应用来确定具体运动参数等技术条件， 这些参数要符合您的 实际需要，既要满足应用要求并留有余地，也不要提得太高，否则其成本 可能会数倍于标准型产品。举例来说，如果 0.1mm 精度够用的话，就不 要选 0.01mm 的参数。其它如负载能力、速度等也是如此。 另外一个给用户的选型建议是， 如果不是必须， 推拉力或负重、 速度、 定位精度这三个主要参数不要同时要求很高， 因为致动执行器是一个高精 度高技术的机电一体化产品，我们在设计制造时需要从机械结构、电气性 能、材料特性、材质和处理方法等多方面考虑并选择相应的组成电机、驱 动控制器和反馈装置，以及不同精度等级的导轨、丝杆、支撑座和其它机 械系统， 使之达到需要的整体运动参数， 可谓牵一发动全身的产品。 当然， 您有高要求的产品需要，我们还是可以满足，只是成本会相应的提高 正常来说这不是问题，只要电机在所设定的速度和电流极限值内运 行。 因为电机速度与电机线电压成正比，因此选择某种电源电压不会引起 过速，但可能发生驱动器等故障。此外 , 必须保证电机符合驱动器的最小电感系数要求，而且还要确 保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。 步进电机驱动系统与交流伺服电机系统有什么区别？ 来源：[]机电之家?机电行业电子商务平台！ 步进电机是一种离散运动的装置，在目前国内数字控制系统中的应用十分广泛。 随着全数字式交流伺服系统的发展， 交流伺服电机越来越多地应用于数字控制系 统中。 在数字控制系统发展的大趋势下，运动控制中大多采用步进电机或全数字 式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信 号） ，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异，现就二者在性能和应用方 面的差别作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、 1.8°；五相混合式步进电机的步距 角一般为 0.72 °、0.36°；反应式步进电机和一些高性能的混合式步进电机的 步距角可以做到更小。例如北京四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电 机，其步距角仅为 0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式 步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、 0.9°、 0.72°、 0.36°、 0.18°、 0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。 以北微生产的全数字 式交流伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部 采用了四倍频技术，其脉冲当量为 360°/°，是步距角为 1.8°的步 进电机脉冲当量的 1/50；对于带 17 位编码器的电机而言，驱动器每接收 2 的 17 次方 （=131072） 个脉冲电机转一圈， 即其脉冲当量为 360°/.0027466°， 是步距角为 1.8°的步进电机脉冲当量的 1/655。 可见交流伺服电机的控制精度 远远高于步进电机驱动系统。二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有 关， 一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半，这种由步进电机的工作原理 所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速 时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或选用 成本较高的采用细分技术的步进驱动器来加以缓解。 交流伺服电机运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象。采用绝对值型 编码器的交流伺服系统具有共振抑制功能，系统内部具有频率解析机能（FFT） ， 可检测出机械的共振点，以便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在转速较高时会急剧下降，其最高工 作转速一般在 300～600RPM；而交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速 （一般为 1000RPM-3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒 功率输出。 四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力； 而交流伺服电机具有较强的过载能力。以北微生 产的交流伺服系统为例， 它具有速度过载和转矩过载能力，其最大转矩为额定转 矩的两倍以上， 可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有 这种过载能力， 在选型时为了克服这种惯性力矩， 往往需要选取较大转矩的电机， 而机器在正常工作状态又不需要那么大的转矩，便出现了容量浪费的现象。 五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制， 启动频率过高或负载过大时易出现丢步或堵转的现 象，停止转速过高时易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，必须预先处理 好升降速问题； 交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器直接对电机编码器反馈信 号进行采样， 内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲现 象，控制性能更为可靠。六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 200～400 毫秒。 交流伺服系统的加速性能较好，以松下 MSMA 400W 交流伺服电机为例，从静止 加速到其额定转速 3000RPM 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 七、控制方式不同 步进电机一般只能接收脉冲信号， 而伺服电机可在模拟量和脉冲两种控制方式下 工作，国内伺服电机这几年开始大量使用总线控制方式。 综上所述， 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在大量要求不高的 场合，选用步进电机做执行电机最符合经济实用的原则。所以，在设计过程中必 须综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，要根据负载的特点（如水平还是垂直负载等） 、转矩、 惯量、转速、精度、加减速要求、上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要 求） ，还要看主要控制方式是位置、转矩还是速度方式，供电电源是直流、交流 亦或是电池，电压范围等。据此确定电机和配用驱动器或控制器的型号。两者的具体特点比较： 步进电机系统 伺服电机系统 力矩范围：中小力矩（一般在 20Nm 以下） 小、中、大，全范围 速度范围：低（一般 1000RPM 以下 ） 高（可达 5000RPM）,直流伺服电机 更可达 1~2 万转/分 控制方式：以位置控制为主 控制方式多样化，位置/转速 /转矩/总线控制 平滑性：低速时有振动（靠细分驱动器改善） 好，运行平滑精度：一般较低（细分驱动时较高） 高（取决于反馈装置的分 辨率） 矩频特性： 高速时力矩下降快 力矩特性好，特性较硬 过载特性： 过载时会失步 可 3~10 倍过载 （短时） 反馈方式：多为开环控制（也可接编码器防失步） 闭环方式，编码器反馈 编码器类型：可安装，反馈算法都要另加 光电型旋转编码器（增量型/绝对 值型） ，旋转变压器型 响应速度：一般 快 耐振动： 好 一般（旋转变压器 型可耐振动） 温升：运行温度高 一般 维护性：基本可以免维护 较好 价格：低 较高来源：[]机电之家?机电行业电子商务平台！ 步进电机和普通电机的区别 步进电机与普通电机最大的不同就是步进电机能很好地控制电机的旋转角度; 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器 接收到 一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进 角） 。您可以 通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过 控制脉冲频 率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 2.步进电机分哪几种? 步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB） 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度； 反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振 动都很 大。在欧美等发达国家 80 年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应 式的优点。它 又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这 种步进电机的 应用最为广泛。 3.什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）? 保持转矩（HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子 的力矩。 它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。 由于步进电 机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以 保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说 2N.m 的步进电机，在 没有特殊说明 的情况下是指保持转矩为 2N.m 的步进电机。 4.什么是 DETENT TORQUE? DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。 DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解； 由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有 DETENT TORQUE。 5.步进电机精度为多少？是否累积? 一般步进电机的精度为步进角的 3-5%，且不累积。 6.步进电机的外表温度允许达到多少? 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失 步，因此 电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性 材料的退磁 点都在摄氏 130 度以上， 有的甚至高达摄氏 200 度以上， 所以步进电机外表温度 在摄氏 80-90 度完全正常。 7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降? 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反 向电动 势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致 力矩下降。 8.为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸 叫声? 步进电机有一个技术参数： 空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启 动的脉 冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在 有负载的情 况下， 启动频率应更低。 如果要使电机达到高速转动， 脉冲频率应该有加速过程， 即启动频 率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速） 。 9.如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声? 步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下}