如何正確選擇伺服電機和步進電機

1，如何正確選擇伺服電機和步進電機？ 
主要視具體應用情況而定，簡單地說要確定：負載的性質(zhì)（如水平還是垂直負載等），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，或電池供電，電壓范圍。據(jù)此以確定電機和配用驅(qū)動器或控制器的型號。 
2，選擇步進電機還是伺服電機系統(tǒng)？ 
其實，選擇什么樣的電機應根據(jù)具體應用情況而定，各有其特點。請見下表，自然明白。 
 步進電機系統(tǒng)  伺服電機系統(tǒng) 
力矩范圍  中小力矩（一般在20Nm以下）  小中大，全范圍 
速度范圍  低（一般在2000RPM以下，大力矩電機小于1000RPM）  高（可達5000RPM）,直流伺服電機更可達1~2萬轉(zhuǎn)/分 
控制方式  主要是位置控制  多樣化智能化的控制方式，位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式 
平滑性  低速時有振動（但用細分型驅(qū)動器則可明顯改善）  好，運行平滑 
精度  一般較低，細分型驅(qū)動時較高  高（具體要看反饋裝置的分辨率） 
矩頻特性  高速時，力矩下降快  力矩特性好，特性較硬 
過載特性  過載時會失步  可3~10倍過載（短時） 
反饋方式  大多數(shù)為開環(huán)控制，也可接編碼器，防止失步  閉環(huán)方式，編碼器反饋 
編碼器類型  -  光電型旋轉(zhuǎn)編碼器（增量型/值型），旋轉(zhuǎn)變壓器型 
響應速度  一般  快 
耐振動  好   一般（旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動） 
溫升  運行溫度高  一般 
維護性  基本可以免維護  較好 
價格  低  高 
3，如何配用步進電機驅(qū)動器？ 
根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機，盡可能用高電壓型驅(qū)動器，以獲得良好的高速性能。 
4，2相和5相步進電機有何區(qū)別，如何選擇？ 
2相電機成本低，但在低速時的震動較大，高速時的力矩下降快。5相電機則振動較小，高速性能好，比2相電機的速度高30~50%，可在部分場合取代伺服電機。 
5，何時選用直流伺服系統(tǒng)，它和交流伺服有何區(qū)別？ 
直流伺服電機分為有刷和無刷電機。
有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（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。 
無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(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。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。 
6，使用電機時要注意的問題？ 
上電運行前要作如下檢查：
1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞）；對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅(qū)動控制器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始時不要太大）； 
2）控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）； 
3）不要開始時就把需要接的線全接上，只連成基本的系統(tǒng)，運行良好后，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）開始運行的半小時內(nèi)要密切觀察電機的狀態(tài)，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機調(diào)整。 
7，步進電機啟動運行時，有時動一下就不動了或原地來回動，運行時有時還會失步，是什么問題？ 
一般要考慮以下方面作檢查：
1）電機力矩是否足夠大，能否帶動負載，因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大50%~100%的電機，因為步進電機不能過負載運行，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復動。 
2）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)定導通，輸入的頻率是否過高，導致接收不到，如果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)動器。
3）啟動頻率是否太高，在啟動程序上是否設置了加速過程，好從電機規(guī)定的啟動頻率內(nèi)開始加速到設定頻率，哪怕加速時間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。 
4）電機未固定好時，有時會出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因為，實際上此時造成了電機的強烈共振而導致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。
5）對于5相電機來說，相位接錯，電機也不能工作。 
8，  我想通過通訊方式直接控制伺服電機，可以嗎？ 
可以的，也比較方便，只是速度問題，用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數(shù)，好用伺服運動控制卡，一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路，以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如S加速、多軸插補等。
9， 用開關電源給步進和直流電機系統(tǒng)供電好不好？ 
一般好不要，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的高壓。而開關電源的過載性能不好，會保護關斷，且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要，有時可能造成開關電源和驅(qū)動器的損壞。可以用常規(guī)的環(huán)形或R型變壓器變壓的直流電源。 
10，我想用±10V或4~20mA的直流電壓來控制步進電機，可以嗎？ 
可以，但需要另外的轉(zhuǎn)換模塊。 
11，我有一個的伺服電機帶編碼器反饋，可否用只帶測速機口的伺服驅(qū)動器控制？ 
可以，需要配一個編碼器轉(zhuǎn)測速機信號模塊。
12，  伺服電機的碼盤部分可以拆開嗎？ 
禁止拆開，因為碼盤內(nèi)的石英片很容易破裂，且進入灰塵后，壽命和精度都將無法保證，需要專業(yè)人員檢修。
13，步進和伺服電機可以拆開檢修或改裝嗎？ 
不要，好讓廠家去做，拆開后沒有專業(yè)設備很難安裝回原樣，電機的轉(zhuǎn)定子間的間隙無法保證。磁鋼材料的性能被破壞，甚至造成失磁，電機力矩大大下降。 
14，幾臺伺服電機可以作同步運行嗎？ 
 我們的產(chǎn)品是可以的。  
15，伺服控制器能夠感知外部負載的變化嗎？ 
 我們的產(chǎn)品是可以的，如遇到設定阻力時停止、返回或保持一定的推力跟進。 
16，可以將國產(chǎn)的驅(qū)動器或電機和國外優(yōu)質(zhì)的電機或驅(qū)動器配用嗎？ 
原則上是可以的，但要搞清楚電機的技術參數(shù)后才能配用，否則會大大降低應有的效果，甚至影響長期運行和壽命。好向供應商咨詢后再決定。
17，使用大于額定電壓值的直流電源電壓驅(qū)動電機安全嗎? 
正常來說這不是問題，只要電機在所設定的速度和電流極限值內(nèi)運行。因為電機速度與電機線電壓成正比，因此選擇某種電源電壓不會引起過速，但可能發(fā)生驅(qū)動器等故障。 此外, 必須保證電機符合驅(qū)動器的小電感系數(shù)要求，而且還要確保所設定的電流極限值小于或等于電機的額定電流。 
事實上，如果你能在你設計的裝置中讓電機跑地比較慢的話 （低于額定電壓），這是很好的。 以較低的電壓 （因此比較低的速度） 運行會使得電刷運轉(zhuǎn)反彈較少，而且電刷/換向器磨損較小，比較低的電流消耗和比較長的電機壽命。 另一方面，如果電機大小的限制和性能的要求需要額外的轉(zhuǎn)矩及速度，過度驅(qū)動電機也是可以的，但會犧牲產(chǎn)品的使用壽命。 
18， 我如何為我的應用選擇適當?shù)墓╇婋娫?/span>? 
推薦選擇電源電壓值比大所需的電壓高10%-50%。此百分比因Kt, Ke,以及系統(tǒng)內(nèi)的電壓降而不同。驅(qū)動器的電流值應該足夠傳送應用所需的能量。記住驅(qū)動器的輸出電壓值與供電電壓不同, 因此驅(qū)動器輸出電流也與輸入電流不相同。為確定合適的供電電流，需要計算此應用所有的功率需求，再增加5%。按I = P/V公式計算即可得到所需電流值。
19，對于伺服驅(qū)動器我可以選擇那種工作方式？ 
請見下表（以下模式并不全部存在于所有型號的驅(qū)動器中）
開環(huán)模式  輸入命令電壓控制驅(qū)動器的輸出負載率。此模式用于無刷電機驅(qū)動器，和有刷電機驅(qū)動器的電壓模式相同。  
電壓模式  輸入命令電壓控制驅(qū)動器的輸出電壓。此模式用于有刷電機驅(qū)動器，和無刷電機驅(qū)動器的開環(huán)模式相同。 
電流模式（力矩模式）  輸入命令電壓控制驅(qū)動器的輸出電流（力矩）。驅(qū)動器調(diào)整負載率以保持命令電流值。如果驅(qū)動器可以速度或位置環(huán)工作，一般都含有此模式。 
IR補償模式  輸入命令控制電機速度。IR補償模式可用于控制無速度反饋裝置電機的速度。驅(qū)動器會調(diào)整負載率來補償輸出電流的變動。當命令響應為線性時，在力矩擾動情況下，此模式的精度就比不上閉環(huán)速度模式了。 
Hall速度模式  輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上hall傳感器的頻率來形成速度閉環(huán)。 由于hall傳感器的低分辨率，此模式一般不用于低速運動應用。 
編碼器速度模式  輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上編碼器脈沖的頻率來形成速度閉環(huán)。由于編碼器的高分辨率，此模式可用于各種速度的平滑運動控制。 
測速機模式  輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上模擬測速機來形成速度閉環(huán)。由于直流測速機的電壓為模擬連續(xù)性，此模式適合很高精度的速度控制。當然，在低速情況下，它也容易受到干擾。 
模擬位置環(huán)模式（ANP 模式）  輸入命令電壓控制電機的轉(zhuǎn)動位置。這其實是一種在模擬裝置中提供位置反饋的變化的速度模式（如可調(diào)電位器、變壓器等）。在此模式下，電機速度正比于位置誤差。且具有更快速的響應和更小的穩(wěn)態(tài)誤差。 
20，驅(qū)動器和系統(tǒng)如何接地？ 
a. 如果在交流電源和驅(qū)動器直流總線（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，這可能會導致設備損壞和人員傷害。因為交流的公共電壓并不是對大地的，在直流總線地和大地之間可能會有很高的電壓。 
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上產(chǎn)生電流。
c. 為了保持命令參考電壓的恒定，要將驅(qū)動器的信號地接到控制器的信號地。 它也會接到外部電源的地，這將影響到控制器和驅(qū)動器的工作（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)部的參考電位點上。這個點取決于噪聲源和接收是否同時接地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個點接地使得地電流不會流過屏蔽層。
 
21， 減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉(zhuǎn)矩點? 
如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，許多減速比會遠遠超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級。 如果我們要設計每個減速器來匹配滿轉(zhuǎn)矩，減速器的內(nèi)部齒輪會有太多組合（體積較大、材料多）。 這樣會使得產(chǎn)品價格高，且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。
22，我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，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用。
部分伺服驅(qū)動器故障檢查方法參考: 
 現(xiàn)象  可能原因  糾正方法 
示波器檢查驅(qū)動器的電流監(jiān)控輸出端時，發(fā)現(xiàn)它全為噪聲，無法讀出  電流監(jiān)控輸出端沒有與交流電源相隔離（變壓器）  可以用直流電壓表檢測觀察 
電機在一個方向上比另一個方向跑得快  無刷電機的相位搞錯  檢測或查出正確的相位 
 在不用于測試時，測試/偏差開關打在測試位置  將測試/偏差開關打在偏差位置 
 偏差電位器位置不正確  重新設定 
電機失速  速度反饋的極性搞錯  可以嘗試以下方法：
1.    如果可能，將位置反饋極性開關打到另一位置。（某些驅(qū)動器上可以）
2.    如使用測速機，將驅(qū)動器上的TACH+和TACH-對調(diào)接入。
3. 如使用編碼器，將驅(qū)動器上的ENC A和ENC B對調(diào)接入。
4.  如在HALL速度模式下，將驅(qū)動器上的HALL-1和HALL-3對調(diào)，再將Motor-A和Motor-B對調(diào)接好。 
 編碼器速度反饋時，編碼器電源失電  檢查連接5V編碼器電源。確保該電源能提供足夠的電流。如使用外部電源，確保該電壓是對驅(qū)動器信號地的。 
LED燈是綠的,但是電機不動  一個或多個方向的電機禁止動作  檢查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口  
 命令信號不是對驅(qū)動器信號地的  將命令信號地和驅(qū)動器信號地相連 
上電后，驅(qū)動器的LED燈不亮  供電電壓太低，小于小電壓值要求  檢查并提高供電電壓 
當電機轉(zhuǎn)動時， LED燈閃爍  HALL相位錯誤  檢查電機相位設定開關（60°/120°）是否正確。 多數(shù)無刷電機都是120°相差。 
 HALL傳感器故障  當電機轉(zhuǎn)動時檢測Hall A, Hall B, Hall C的電壓。電壓值應該在5VDC和0之間。 
LED燈始終保持紅色  存在故障  原因: 過壓、欠壓、短路、過熱、驅(qū)動器禁止、HALL無效 
23， 何為負載率（duty cycle）? 
負載率（duty cycle）是指電機在每個工作周期內(nèi)的工作時間/（工作時間+非工作時間）的比率。如果負載率低，就允許電機以3倍連續(xù)電流短時間運行，從而比額定連續(xù)運行時產(chǎn)生更大的力量。
24，標準旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動電路可以用于直線電機嗎？ 
一般都是可以的。你可以把直線電機就當作旋轉(zhuǎn)電機，如直線步進電機、有刷、無刷和交流直線電機。具體請向供應商咨詢。
25，直線電機是否可以垂直安裝，做上下運動？ 
可以。根據(jù)用戶的要求，垂直安裝時我們可以加裝動子滑塊平衡裝置或加裝導軌抱閘剎車。
26，在同一個平臺上可以安裝多個動子嗎？ 
可以。只要幾個動子之間不互相妨礙即可。
27，是否可以將多個無刷電機的動子線圈安裝于同一個磁軌道上？ 
可以。只要幾個動子之間不互相妨礙即可。
28，AMS的直線電機是否可以用于特殊環(huán)境，如水濺、真空、潔凈室、輻射等環(huán)境？ 
可以提供。具體請與我們聯(lián)系。
29，使用直線電機比滾珠絲桿的線性電機有何優(yōu)點？ 
由于定子和動子之間沒有機械連接，所以消除了背隙、磨損、卡死問題，運動更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、響應快、運動平滑、控制精度高、可靠性好體積緊湊、外形高度低、長壽命、免維護等特點。
30，你們的滑臺可以做多個組合一起使用嗎？ 
是的?？梢越M合為XY, XZ, YZ, XYZ及其它靈活組合。