深圳市日弘忠信電器有限公司主營(yíng)：松下伺服電機(jī),SK減速機(jī),禾川伺服電機(jī)
伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的性能有何不同

一、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。

二、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。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。

交流伺服電機(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。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

松下伺服電機(jī)的幾個(gè)小常識(shí)

1、松下伺服電機(jī)選型的問題，究竟什么時(shí)候選擇低慣量，什么時(shí)候選擇中慣量？

答：通常情況下，為了滿足伺服系統(tǒng)的高響應(yīng)性，一般松下伺服電機(jī)都是選用小慣量的電機(jī)，又因?yàn)樗上滤欧姍C(jī)的額定輸出力矩（或額定輸出功率）越大一般其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也越大，所以單純討論電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小是沒有意義的，真正應(yīng)該討論的是松下伺服電機(jī)的額定輸出力矩與松下伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比值，或者說同樣額定輸出力矩（同樣額定輸出功率）的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小。松下伺服電機(jī)一般選擇小慣量的松下伺服電機(jī)以滿足較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。當(dāng)然根據(jù)松下伺服電機(jī)的具體應(yīng)用環(huán)境，也可以選擇中慣量，高慣量的松下伺服電機(jī)，比如松下伺服電機(jī)作為主軸，對(duì)于快速響應(yīng)的要求不那么高的時(shí)候，但對(duì)速度控制要求非常確，并且經(jīng)常要求運(yùn)行在低速低頻狀態(tài)下，還要求能夠有編碼器信號(hào)輸出的時(shí)候。而這個(gè)時(shí)候變頻器卻不能勝任。

2、松下伺服電機(jī)飛車的問題？

答：松下伺服電機(jī)飛車這種現(xiàn)象比較常見，也的確非常危險(xiǎn)，關(guān)于松下伺服電機(jī)飛車的問題主要是四個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)。是因?yàn)橥饨绺蓴_引起的松下伺服電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這種情況都是伺服驅(qū)動(dòng)器為位置脈沖控制方式，主要因?yàn)橥獠拷泳€問題（如接屏蔽，接地等等）和驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的位置指令濾波參數(shù)設(shè)置問題而引起，這樣的情況在繡花機(jī)，彈簧機(jī)上經(jīng)常碰到，這種情況姑且也稱為飛車。第二是松下伺服電機(jī)的編碼器零偏（encoder offset）而引起的飛車，究其實(shí)質(zhì)是編碼器零位錯(cuò)誤導(dǎo)致的飛車。第三是伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行全閉環(huán)控制時(shí)，位置環(huán)編碼器故障導(dǎo)致的飛車。編碼器損壞造成的飛車，質(zhì)上是因?yàn)樗欧到y(tǒng)沒有位置反饋信號(hào)，所以伺服系統(tǒng)的位置偏差是無(wú)窮大，從而位置環(huán)輸出的速度指令將是無(wú)窮大，于是伺服系統(tǒng)將以速度限制值進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，形成飛車；第四種情況則是位置環(huán)編碼器的接線錯(cuò)誤，具體的就是信號(hào)A，A-的接線顛倒導(dǎo)致的。為什么出現(xiàn)這種情況呢，因?yàn)槲恢铆h(huán)編碼器的接線一般是A，A-，B，B-，如果A，A-（或B，B-）信號(hào)接反的話，則形成正反饋，正反饋的后果就是必然導(dǎo)致飛車；第伍是位置偏差沒有清除而導(dǎo)致的飛車，這種情況主要是發(fā)生在伺服驅(qū)動(dòng)器位置脈沖指令控制下，并且伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了力矩限制，力矩限制住后不能有效推動(dòng)負(fù)載，導(dǎo)致位置偏差不斷的累積，當(dāng)解除力矩限制后，伺服系統(tǒng)急于去消除該偏差，以大加速度去運(yùn)行，從而導(dǎo)致飛車，當(dāng)然這種飛車不會(huì)持久，很快就會(huì)報(bào)警驅(qū)動(dòng)器故障。

3、為什么松下伺服驅(qū)動(dòng)器加上使能后，所連接的松下伺服電機(jī)的軸用手不能轉(zhuǎn)動(dòng)？

答：以伺服驅(qū)動(dòng)器處于位置控制方式為例。運(yùn)用自動(dòng)控制的基本原理就可以進(jìn)行解釋。因?yàn)樗欧?qū)動(dòng)器加上使能后，整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)就開始工作了，但這個(gè)時(shí)候松下伺服系統(tǒng)的給定卻為零，假定伺服驅(qū)動(dòng)器處于位置控制方式的話，那么位置脈沖指令給定則為零，如果用手去轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸的話，相當(dāng)于外部擾動(dòng)而產(chǎn)生了一個(gè)小的位置反饋，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的位置脈沖指令給定為零，所以就產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的位置偏差值，然后該偏差值與伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益的乘積就形成了速度指令給定信號(hào)，然后速度指令給定信號(hào)與內(nèi)部的電流環(huán)輸出了力矩，這個(gè)力矩就帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)試圖來(lái)消除這個(gè)位置偏差，所以當(dāng)人試圖去轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸的時(shí)候就感覺轉(zhuǎn)動(dòng)不了。

4、松下伺服驅(qū)動(dòng)器制動(dòng)電阻選擇的問題？

答：制動(dòng)電阻的問題，這是個(gè)大問題。當(dāng)然從工程的角度來(lái)講，因?yàn)橛行〇|西無(wú)法準(zhǔn)確的計(jì)算，為安全起見，對(duì)于頻繁啟動(dòng)停止，頻繁正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，可以簡(jiǎn)單的用能量守恒原理來(lái)進(jìn)行計(jì)算。而對(duì)于制動(dòng)電阻的阻值選擇的一般規(guī)律是制動(dòng)電阻的阻值不能夠太大，也不能夠太小，而是有一個(gè)范圍的。如果阻值太大的話，簡(jiǎn)單點(diǎn)說，假如是無(wú)窮大的話，相當(dāng)于制動(dòng)電阻斷開，制動(dòng)電阻不起制動(dòng)的作用，伺服驅(qū)動(dòng)器還是會(huì)報(bào)警過電壓；如果阻值太小的話，則制動(dòng)的時(shí)候通過該電阻的電流就將非常大，流過制動(dòng)功率管的電流也會(huì)非常大，會(huì)將制動(dòng)功率管燒毀，而制動(dòng)功率管的額定電流一般是等同于驅(qū)動(dòng)管的，所以制動(dòng)電阻的小值是不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?10/伺服驅(qū)動(dòng)器的額定電流的（假定伺服驅(qū)動(dòng)器是三相380V電壓輸入）。另外制動(dòng)電阻分為兩種：鋁合金制動(dòng)電阻和波紋制動(dòng)電阻。當(dāng)然網(wǎng)上資料說兩種制動(dòng)電阻各有優(yōu)劣，但是我想對(duì)于一般的工程應(yīng)用應(yīng)該是都可以的。另外對(duì)于變頻器的制動(dòng)電阻的選擇原理上與伺服驅(qū)動(dòng)器是相似的。

5、松下伺服驅(qū)動(dòng)器電子齒輪比的設(shè)置的問題？

答：這里首先要區(qū)分伺服的控制方式，當(dāng)然這里假定伺服是以接受脈沖的方式來(lái)控制的（伺服如果以總線的方式來(lái)控制的話，伺服驅(qū)動(dòng)器就不用設(shè)置電子齒輪比了，但是在上位系統(tǒng)中卻會(huì)有另外一個(gè)東西需要設(shè)置，這個(gè)東西就是脈沖當(dāng)量，本質(zhì)上和伺服驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪比是一回事），然后還有伺服是位置控制方式還是速度控制方式或力矩控制方式的問題，如果伺服是速度控制方式或力矩控制方式的話，顯然電子齒輪比的設(shè)置就失去了意義。也就是說電子齒輪比的設(shè)置僅在位置控制方式的時(shí)候才有效。還有個(gè)問題就是伺服是作為直線軸還是作為旋轉(zhuǎn)軸來(lái)使用。對(duì)于繡花機(jī)來(lái)說，X軸，Y軸，M軸，SP軸都是直線軸，因?yàn)榇蠛郎衔徽J(rèn)為是1000個(gè)脈沖為一轉(zhuǎn)，所以對(duì)于這些軸的電子齒輪比的設(shè)置實(shí)際上是機(jī)械減速比與8的乘積，而對(duì)于D軸，H軸來(lái)說，則是旋轉(zhuǎn)軸，大豪上位認(rèn)為8000個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)360度，所以電子齒輪比設(shè)置為8000/360=200/9。對(duì)于彈簧機(jī)各軸來(lái)說，其實(shí)也存在直線軸和旋轉(zhuǎn)軸的問題，比如凸輪軸，螺距軸，切刀軸就是旋轉(zhuǎn)軸，而送線軸則是直線軸，不過實(shí)際上在伺服驅(qū)動(dòng)器里電子齒輪比一般設(shè)置為1/1，而將電子齒輪比的功能的設(shè)置放在彈簧機(jī)上位上進(jìn)行，當(dāng)然在彈簧機(jī)上位里換了個(gè)叫法，叫著解析度，解析度分子的計(jì)算，旋轉(zhuǎn)軸（凸輪軸，螺距軸，切刀軸）=360乘以100，直線軸（送線軸）=圓周率乘以直徑乘以100；解析度分母的計(jì)算：伺服馬達(dá)編碼器的分辨率*信號(hào)倍率*齒輪比。

松下伺服電機(jī)模式一般不用于低速運(yùn)動(dòng)應(yīng)用

    松下伺服電機(jī)模式利用電機(jī)上hall傳感機(jī)的頻率來(lái)形成速度閉環(huán)。由于hall傳感機(jī)的低分辨率，此模式一般不用于低速運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。松下伺服電機(jī)一般具有電流模式嗎?

   伺服電機(jī)一般都含有電流模式，伺服電機(jī)調(diào)整負(fù)載率以保持命令電流值。如果驅(qū)動(dòng)器可以速度或位置環(huán)工作，一般都含有電流模式。電流模式即力矩模式輸入命令電壓控制驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出電流火力矩。IR補(bǔ)償模式可用于控制無(wú)速度反饋裝置電機(jī)的速度，驅(qū)動(dòng)器會(huì)調(diào)整負(fù)載率來(lái)補(bǔ)償輸出電流的變動(dòng)。

   伺服電機(jī)步距角一般為1.8°、0.9°，也有一些的步進(jìn)伺服電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小，松下伺服電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。

   現(xiàn)在，我們來(lái)回顧下松下伺服電機(jī)選型計(jì)算方法：

   1.計(jì)算負(fù)載慣量，慣量的匹配，部分產(chǎn)品慣量匹配可達(dá)50倍，但實(shí)際越小越好，這樣對(duì)精度和響應(yīng)速度好。

   2.再生電阻的計(jì)算和選擇，對(duì)于伺服，一般2kw以上，要外配置。

   3.電機(jī)軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計(jì)算。

   4.轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認(rèn)。