【 步進(jìn)電機(jī)知識介紹
】
關(guān)于步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器常見的一些問題
1，如何正確選擇伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)？
主要視具體應(yīng)用情況而定，簡單地說要確定：負(fù)載的性質(zhì)（如水平還是垂直負(fù)載等），轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求，上位控制要求（如對端口界面和通訊方面的要求），主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源，亦或電池供電，電壓范圍。據(jù)此以確定步進(jìn)電機(jī)和配用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)控制器的型號。
2，選擇步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)系統(tǒng)？
其實(shí)，選擇什么樣的電機(jī)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定，各有其特點(diǎn)。
3，何時(shí)選用直流伺服系統(tǒng)，它和交流伺服有何區(qū)別？
直流伺服電機(jī)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)方便（換碳刷），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。
無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定�？刂茝�(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大。目前技術(shù)已有廠家可以做到很大的功率。
4，使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)要注意的問題？
上電運(yùn)行前要作如下檢查：
1）步進(jìn)電機(jī)電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅(qū)動(dòng)模塊的損壞）；對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯(cuò)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器上的電機(jī)型號或電流設(shè)定值是否合適（開始時(shí)不要太大）；
2）控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；
3）不要開始時(shí)就把需要接的線全接上，只連成最基本的系統(tǒng)，運(yùn)行良好后，再逐步連接。
4）一定要搞清楚接地方法，還是采用浮空不接。
5）開始運(yùn)行的半小時(shí)內(nèi)要密切觀察步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)，如步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)是否正常，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機(jī)調(diào)整。
5，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)動(dòng)一下就不動(dòng)了或原地來回動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)有時(shí)還會(huì)失步，是什么問題？
一般要考慮以下方面作檢查：
1）步進(jìn)電機(jī)力矩是否足夠大，能否帶動(dòng)負(fù)載，因此我們一般推薦用戶選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大50%~100%的步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過負(fù)載運(yùn)行，哪怕是瞬間，都會(huì)造成失步，嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動(dòng)。
2）步進(jìn)電機(jī)上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大（一般要>10mA），以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通，輸入的頻率是否過高，導(dǎo)致接收不到，如果步進(jìn)電機(jī)上位控制器的輸出電路是CMOS電路，則也要選用CMOS輸入型的驅(qū)動(dòng)器。
3）步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)頻率是否太高，在啟動(dòng)程序上是否設(shè)置了加速過程，最好從步進(jìn)電機(jī)規(guī)定的啟動(dòng)頻率內(nèi)開始加速到設(shè)定頻率，哪怕加速時(shí)間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。
4）步進(jìn)電機(jī)未固定好時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因?yàn)�，�?shí)際上此時(shí)造成了步進(jìn)電機(jī)的強(qiáng)烈共振而導(dǎo)致進(jìn)入失步狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)必須固定好。
5）對于5相步進(jìn)電機(jī)來說，相位接錯(cuò)，電機(jī)也不能工作。
6， 我想通過通訊方式直接控制伺服電機(jī)，可以嗎？
可以的，也比較方便，只是速度問題，用于對響應(yīng)速度要求不太高的應(yīng)用。如果要求快速的響應(yīng)控制參數(shù)，最好用伺服運(yùn)動(dòng)控制卡，一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路，以實(shí)現(xiàn)高速高精度的運(yùn)動(dòng)控制。如S加速、多軸插補(bǔ)等。
7， 用開關(guān)電源給步進(jìn)和直流電機(jī)系統(tǒng)供電好不好？
一般最好不要，特別是大力矩電機(jī)，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關(guān)電源。因?yàn)�，電機(jī)工作時(shí)是大電感型負(fù)載，會(huì)對電源端形成瞬間的高壓。而開關(guān)電源的過載性能不好，會(huì)保護(hù)關(guān)斷，且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要，有時(shí)可能造成開關(guān)電源和驅(qū)動(dòng)器的損壞。可以用常規(guī)的環(huán)形或R型變壓器變壓的直流電源。
8， 伺服電機(jī)的碼盤部分可以拆開嗎？
禁止拆開，因?yàn)榇a盤內(nèi)的石英片（玻璃碼盤）很容易破裂，且進(jìn)入灰塵后，壽命和精度都將無法保證，需要專業(yè)人員檢修。
伺服電機(jī)工作時(shí)帶動(dòng)動(dòng)光柵高速旋轉(zhuǎn)（可達(dá)3000rpm或更高），動(dòng)光柵和靜光柵之間只有十幾絲的間隙，再加上電機(jī)運(yùn)行時(shí)有震動(dòng)、電機(jī)軸承油隙形成電機(jī)軸“串動(dòng)”等，故動(dòng)靜光柵安裝的要非常平行、平整、運(yùn)行平穩(wěn)，否則動(dòng)光柵和靜光柵的相對運(yùn)動(dòng)就容易磨擦，造成電機(jī)編碼器故障（俗稱“刮盤”）而且無法修復(fù)只能將電機(jī)內(nèi)的編碼器報(bào)廢。
由此也不難理解，安裝編碼器的伺服電機(jī)的后殼部分都有明顯標(biāo)識:禁止敲擊
但實(shí)際應(yīng)用中，還是有用戶因種種原因，電機(jī)安裝/或拆卸時(shí)用榔頭敲，這樣很容易造成電機(jī)碼盤損壞。
9，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)可以拆開檢修或改裝嗎？
不要，最好讓廠家去做，拆開后沒有專業(yè)設(shè)備很難安裝回原樣，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)定子間的間隙無法保證。步進(jìn)電機(jī)磁鋼材料的性能被破壞，甚至造成失磁，步進(jìn)電機(jī)電機(jī)力矩大大下降。
10，幾臺(tái)伺服電機(jī)可以作同步運(yùn)行嗎？
可以的。
11，伺服控制器能夠感知外部負(fù)載的變化嗎？
部分功能較強(qiáng)的伺服驅(qū)動(dòng)器是可以的，如遇到設(shè)定阻力時(shí)停止、返回或保持一定的推力跟進(jìn)。
12，可以將國產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或電機(jī)和國外進(jìn)口的步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配用嗎？
原則上是可以的，但要搞清楚步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)后才能配用，否則會(huì)大大降低應(yīng)有的效果，甚至影響長期運(yùn)行和壽命。最好向供應(yīng)商咨詢后再?zèng)Q定。
13，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和系統(tǒng)如何接地？
a. 如果在交流電源和驅(qū)動(dòng)器直流總線（如變壓器）之間沒有隔離的話，不要將直流總線的非隔離端口或非隔離信號的地接大地，這可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞和人員傷害。因?yàn)榻涣鞯墓搽妷翰⒉皇菍Υ蟮氐模谥绷骺偩�地和大地之間可能會(huì)有很高的電壓。
b. 在多數(shù)伺服系統(tǒng)中，所有的公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地方式產(chǎn)生的地回路很容易受噪音影響而在不同的參考點(diǎn)上產(chǎn)生電流。
c. 為了保持命令參考電壓的恒定，要將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號地接到步進(jìn)電機(jī)控制器的信號地。
它也會(huì)接到外部電源的地，這將影響到步進(jìn)電機(jī)控制器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作（如：編碼器的5V電源）。
d. 屏蔽層接地是比較困難的，有幾種方法。正確的屏蔽接地處是在其電路內(nèi)部的參考電位點(diǎn)上。這個(gè)點(diǎn)取決于噪聲源和接收是否同時(shí)接地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個(gè)點(diǎn)接地使得地電流不會(huì)流過屏蔽層。
14， 減速器為什么不能和步進(jìn)電機(jī)正好相配在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)?
如果考慮到步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，許多減速比會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級。
如果我們要設(shè)計(jì)每個(gè)減速器來匹配滿轉(zhuǎn)矩，減速器的內(nèi)部齒輪會(huì)有太多組合(體積較大、材料多)。 這樣會(huì)使得產(chǎn)品價(jià)格高，且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。
考慮到交流伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部在位置指令模式下，還有電子齒輪（電子齒輪比G：推薦范圍1/50≤G≤50），可以很方便地和各種脈沖源相匹配，以達(dá)到用戶理想的控制分辯率（即角度/脈沖）。
通過和機(jī)械減速器配合，既可實(shí)現(xiàn)精確定位，又可滿足超大轉(zhuǎn)矩連續(xù)輸出。
15，如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器?
行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉(zhuǎn)矩時(shí)，即小體積大轉(zhuǎn)矩，而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速器則用于較低的電流消耗，低噪音和高效率低成本應(yīng)用。
16， 對普通步進(jìn)電機(jī)而言，何為負(fù)載率(duty
cycle)?
負(fù)載率(duty cycle)是指步進(jìn)電機(jī)在每個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間/（工作時(shí)間+非工作時(shí)間）的比率。如果負(fù)載率低，就允許電機(jī)以3倍連續(xù)電流短時(shí)間運(yùn)行，從而比額定連續(xù)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生更大的力量。
17，如何選用步進(jìn)電機(jī)、滑臺(tái)、精密平臺(tái)類產(chǎn)品？其成本是如何計(jì)算的？
選擇步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器類產(chǎn)品關(guān)鍵要看你對運(yùn)動(dòng)參數(shù)有什么樣的要求，可以根據(jù)你的需要來確定具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)等技術(shù)條件，這些參數(shù)要符合你實(shí)際需要，既要滿足應(yīng)用要求并留有余地，也不要提得太高，否則其成本可能會(huì)數(shù)倍于標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品。舉例來說，如果0.1mm精度夠用的話，就不要選0.01mm的參數(shù)。其它如負(fù)載能力、速度等也是如此。
另外一個(gè)選型建議是，如果不是必須，推拉力或負(fù)重、速度、定位精度這三個(gè)主要參數(shù)不要同時(shí)要求很高，因?yàn)?a href="http://naivee.cn">步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器是一個(gè)高精度高技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)制造時(shí)需要從機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣性能、材料特性、材質(zhì)和處理方法等多方面考慮并選擇相應(yīng)的組成步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和反饋裝置，以及不同精度等級的導(dǎo)軌、絲桿、支撐座和其它機(jī)械系統(tǒng)，使之達(dá)到需要的整體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可謂牽一發(fā)動(dòng)全身的產(chǎn)品。當(dāng)然，如果確有高要求的產(chǎn)品需要，還是可以滿足，只是成本會(huì)相應(yīng)的提高。
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