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《图解步进电机和伺服电机的应用与维修》共六章,内容包括步进电机原理、伺服电机原理、步进电机和伺服电机选型、步进电机和伺服电机维护与保养、步进电机及驱动故障分析与维修实例、伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例。《图解步进电机和伺服电机的应用与维修》分别从步进电机和伺服电机的原理入手,介绍了步进电机和伺服电机的选型及经常应用的电机规格和参数,还介绍了步进电机和伺服电机的维护要点和方法,并且着重介绍了步进电机及其配套驱动系统常见故障分析以及典型维修实例。
《图解步进电机和伺服电机的应用与维修》突出了内容的先进性、实用性。《图解步进电机和伺服电机的应用与维修》即可供从事步进电机和伺服电机相关设计、维修、调试、实用的各类技术人员学习,又可作为相关专业在校师生的参考书。
第1章步进电机原理001
1.1步进电机的用途与特点001
1.1.1步进电机的用途001
1.1.2步进电机的特点002
1.1.3步进电机的种类002
1.2步进电机的基本结构与工作原理003
1.2.1反应式步进电机003
1.2.2永磁式步进电机008
1.2.3混合式步进电机009
1.3反应式步进电机的特性011
1.3.1步进电机的静态运行特性011
1.3.2步进电机的动态特性015
1.4步进电机的主要性能指标020
1.5步进电机的驱动电源021
1.5.1对驱动电源的基本要求021
1.5.2驱动电源的组成021
1.5.3驱动电源的分类022
1.5.4单电压型驱动电源022
1.5.5高、低压切换型驱动电源022
1.5.6电流控制的高、低压切换型驱动电源023
1.5.7细分电路电源024
1.5.8双极性驱动电源024
1.6步进电机的控制原理与应用025
1.6.1步进电机的控制原理025
1.6.2步进电机的加减速定位控制027
1.6.3步进电机的应用027
第2章伺服电机原理029
2.1伺服电机概述029
2.1.1伺服电机的用途与分类029
2.1.2自动控制系统对伺服电机的基本要求029
2.2直流伺服电机030
2.2.1直流伺服电机的工作原理与结构特点030
2.2.2直流伺服电机的控制方式035
2.2.3直流伺服电机的静态特性037
2.2.4直流伺服电机的动态特性039
2.3交流伺服电机041
2.3.1概述041
2.3.2两相交流伺服电机的基本结构与工作原理042
2.3.3两相交流伺服电机的控制方式044
2.3.4两相交流伺服电机的静态特性045
2.3.5两相交流伺服电机的动态特性049
2.3.6两相异步伺服电机的额定值050
2.3.7两相异步伺服电机的主要性能指标050
2.4伺服电机的应用052
第3章步进电机和伺服电机选型054
3.1步进电机选型055
3.1.1步进电机选型步骤055
3.1.2步进电机选型实例055
3.2伺服电机选型056
3.2.1伺服电机选型步骤056
3.2.2伺服电机选型实例057
第4章步进电机和伺服电机维护与保养062
4.1步进电机维护要点与保养步骤062
4.1.1步进电机检查维护要点062
4.1.2步进电机连接保养要求和步骤062
4.2伺服电机维护要点与保养步骤063
4.2.1伺服电机维护要点063
4.2.2伺服电机保养要求与步骤064
第5章步进电机及驱动故障分析与维修实例066
5.1步进电机及驱动故障类型分析066
5.1.1反应式步进电机及驱动故障类型分析066
5.1.2永磁式步进电机及驱动故障类型分析067
5.1.3混合式步进电机及驱动故障类型分析070
5.2步进电机及驱动故障维修实例070
5.2.1反应式步进电机及驱动维修实例070
5.2.2永磁式步进电机及驱动维修实例082
5.2.3混合式步进电机及驱动维修实例084
第6章伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例085
6.1直流伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例085
6.1.1直流伺服电机及伺服系统故障分析085
6.1.2直流伺服电机及伺服系统故障维修实例093
6.2交流伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例110
6.2.1交流伺服电机及伺服系统故障分析110
6.2.2交流伺服电机及伺服系统故障维修实例135
附录CNC常用术语中英文对照表149
参考文献1572100433B
区别1、 控制的方式不同步进电机:通过控制脉冲的个数控制转动角度的,一个脉冲对应一个步距角。伺服电机:通过控制脉冲时间的长短控制转动角度。2、工作流程不同步进电机:工作流程为步进电机工作一般需要两个脉...
步进电机:通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转...
开环闭环之分,不进不带位置反馈伺服有位置反馈。电机上有编码器。 步进电机是驱动器发出的电脉冲转化为动能。步进电机接到一个脉冲信号,电机就会转动一个固定的角度,(步距角)它的位移和定位是一步一步来完成的...
步进电机和减速电机的区别
步进电机和减速电机的区别 在回答这个问题之前,先来了解下什么是步进电机和 减速电机? 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开 环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停 止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变 化的影响,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,称为 “步距角 ”, 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。 减速电机是由减速器(齿轮箱) +电机组成而成,电机 提供的是高速转速,但力矩很小,惯性大;减速器的功能则 是降低转速、提升扭矩,降低惯性,已到达理想的转速和力 矩;比如常见的有电动窗帘、电动卷闸门,都采用了减速电 机,转速慢、力矩大。 简单的说步进电机可以可以定长
5V_4相_5线步进电机_全新步进电机
5V_4相_5线步进电机_全新步进电机
传统步进电机与伺服电机的基本区别在于电机类型及其控制方式。步进电机通常使用50到100极无刷电机,而典型的伺服电机只有4到12极。极点是电机的一个区域,其中北极或南极磁极是由永磁体磁铁或通过绕组的线圈通过电流产生的。
步进电机不需要编码器,因为它们可以在多个极点之间精确地移动,而极少数的伺服电机则需要一个编码器来跟踪它们的位置。当伺服单元读取电机编码器与指令位置[闭环]之间的差值,并调整移动所需的电流时,步进电机仅使用脉冲[开环]递增地移动。
步进机和伺服机之间的一些性能差异是各自电机设计的结果。步进电机比伺服电机有更多的极点。步进电机旋转一圈需要比伺服电机更多的电流通过绕组。与伺服相比,步进电机的设计会导致转速降低。使用更高的驱动总线电压通过减小绕组的电气时间常数来降低这种影响。相反地??,高极数在较低速度下具有有益效果,使得步进电机相对于相同尺寸的伺服电机具有扭矩优势。
另一个区别是每种电机类型的控制方式。传统的步进电机在开环恒流模式下工作。这是节约成本,因为大多数定位应用都不需要编码器。但是,以恒定电流模式运行的步进电机系统会在电机和驱动器中产生大量的热量,这是一些应用的考虑因素。伺服控制仅通过提供移动或保持负载所需的电机电流来解决此问题。它也可以提供一个峰值转矩,比加速时的最大连续电机转矩高几倍。然而,步进电机也可以通过增加一个编码器在全伺服闭环模式下进行控制。
与舵机相比,分档器更容易调试和维护。它们更便宜,特别是在小型电机应用中。如果在设计限制范围内操作,它们不会丢失步骤或需要编码器。步进电机在静止状态下保持稳定,并保持其位置没有任何波动,特别是在动态载荷下。
伺服系统在要求速度大于2,000转/分钟的高速应用中要求极高,而且在高速下要求高转矩或要求高动态响应。在低于2000RPM的转速下以及低到中等的加速度和高保持转矩下,步进的性能非常出色。
本书系统地讲解了伺服电机系统的结构、原理、选型、硬件连接、控制程序编辑,内容涉及伺服控制器(plc)、伺服驱动器、伺服电机、伺服电机与步进电机的选用方法,具有一定的前瞻性和相当高的实用价值。 全书共5章,主要内容包括:通用伺服驱动器的应用、伺服控制系统的连接、伺服控制器的应用、硬件接线及控制程序实验、伺服电机与步进电机的选用。针对关键技术要点,每章均设置了“本章重点”与“本章习题”,附录包括“习题解答”与“自动控制系统专业名词说明”。 本书可作为工科院校电气工程、自动化控制、机电工程等专业的教学用书,也可作为希望进入伺服电机应用相关领域读者的案头书。
有人说「伺服电机其实是个系统」,也有人说的「伺服电机确实就是电机」谁对呢?其实都不算错。这里的区别主要在于如何定义电机。
如果从原理角度来看,只把最核心的定子转子算作电机,那伺服电机当然是个系统,因为伺服控制电路是在电机之外的。如果从设备分类来看,整个外壳里面都算电机,那伺服电机就是个单独的电机啦。
其实在工程上并不像做理论研究那样需要特别严格的定义,至少在伺服电机到底是什么东西这点上,大家都是没有分歧的,也不可能有人单独拿一个不带伺服电路的核心电机出来销售吧。
现在就来说说这三者的主要区别。其实三者不是并列关系,因为步进电机和伺服电机是可以在功能上对比的;而舵机指的是伺服电机在航模、小型机器人等领域下常用的一个特殊版本,一般来说比较轻量、小型、简化和廉价,并附带减速机构。而步进电机和伺服电机本质上的最大区别在于,一个是开环控制,一个是闭环控制。
步进电机接收的是电脉冲信号,根据信号数量转过相应的步距角。通俗来讲就是你推一下,我动一下。动的角度就是步距角,是步进电机的固有属性。假如步距角是15°,表示每接收一个脉冲电机就转过15°。所谓开环,就是只管控制,不管反馈。
步进电机接收脉冲后转动,但不保证一定能转到。比如脉冲频率过高或者负载较大,就会造成失步,也就是没转到位。所以说使用步进电机的场合,要么不需要位置反馈,要么在其他设备上进行位置反馈。比如模型小车的车轮、光驱的光头、摄像机云台,以及各种行业机械设备等。
步进电机一般长这样:
内部结构则是这样:
步进电机与普通直流交流电机的原理均不同,步进转动靠的是定子线圈绕组不同相位的电流以及定子和转子上齿槽产生的转矩。而伺服电机则是闭环控制,即通过传感器实时反馈电机的运行状态,由控制芯片进行实时调节。
一般工业用的伺服电机都是三环控制,即电流环、速度环、位置环,分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流,实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。伺服电机能保证只要负载在额定范围内,就能达到很高的精度,具体精度首先受制于编码器的码盘,与控制算法也有很大关系。
与步进电机原理结构不同的是,伺服电机由于把控制电路放到了电机之外,里面的电机部分就是标准的直流电机或交流感应电机。一般情况下电机的原始扭矩是不够用的,往往需要配合减速机进行工作,可以使用减速齿轮组或行星减速器。伺服电机常用于需要高精度定位的领域,比如机床、工业机械臂、机器人等。
常见的伺服电机长这样:(里面有三环控制电路)
内部结构是这样:(这款是空心杯无刷直流电机)
而舵机则是国人起的俗称,因为航模爱好者们最初用它控制船舵、飞机舵面而得名。伺服电机的英文是servomotor。舵机呢?有人也叫servomotor,有人简称为servo。大概就是「伺服电机」和「小伺伺」的关系吧。
从结构来分析,舵机包括一个小型直流电机,加上传感器、控制芯片、减速齿轮组,装进一体化外壳。能够通过输入信号(一般是PWM信号,也有的是数字信号)控制旋转角度。由于是简化版,原本伺服电机的三环控制被简化成了一环,即只检测位置环。
廉价的方案就是一个电位器,通过电阻来检测,高级的方案则会用到霍尔传感器,或者光栅编码器。给模型用的舵机很多干脆就是塑料外壳加塑料齿轮组。比如著名的廉价舵机SG90,俗称9g舵机(因为重量是9g):
稍一拆解就看到里面是这样的:
可以看到塑料齿轮组、电机、电位器、电路板等。随着消费级小型机器人在近两年的热潮,小型轻量的舵机一下子成了最合适的关节元件。但机器人关节对性能的要求远高于船舵,而作为商业产品也比DIY玩家对舵机质量要求高得多。
一些有追求的消费级机器人公司,会在六足全地形机器人HEXA上使用的19个舵机均使用了全铝合金外壳、金属轴承、钢齿轮组。全是为了保证这个小东西被买回家后也能一直活蹦乱跳下去而不是玩几天就坏掉。
不过这样的舵机成本不低,同品质的在市场上至少需要150元,况且我们自己实现的不受力时进入省电模式、超静音无抖动、360度无死角自由定位等特性,在其他舵机上根本是没有的。