直流电机大比拼伺服电机与步进电机的差异解析
在精密制造领域,两相混合式步进电机通常拥有3.6°和1.8°的步距角,而五相混合式步进电机则提供更为精细的0.72°和0.36°。甚至有一些高性能型号,其步距角能够达到令人瞩目的极小值,如四通公司生产的一款用于慢走丝线切割机床的步进电机,其步距角仅有0.09°;德国百格拉公司(BERGERLAHR)的三相混合式步进电机,则通过拨码开关可以灵活设置为多种不同的步距角,从1.8°到0.036°不等,以此来兼容不同类型的两相和五相混合式步进电机。
另一方面,交流伺服电机控制精度则依赖于轴后端旋转编码器。在松下全数字式交流伺服电机会例,标准2500线编码器配备驱动器采用四倍变频技术时,每个脉冲对应360度/10000,即每个脉冲当量为0.036度。而对于17位编码器配备的模型,每接收217次脉冲即可完成一个完整圈程,这意味着其脉冲当量低至9秒,是传统1.8度步进电机会级别之上的。
至于低频特性,虽然大多数现代设计都能克服振动问题,但某些情况下仍可能出现由工作原理决定的振动现象。为了解决这一问题,可以采取阻尼措施,比如加装阻尼器或使用细分技术。此外,交流伺服系统具有共振抑制功能,并内置了频率解析工具,可帮助检测机械共振点并进行调整。
矩频特性的差异也体现在输出力矩随转速变化上。由于其物理限制,大多数商用型号最高工作转速通常不超过300-600RPM。此外,在额定转速范围内,它们可以恒力矩输出,而在超出该范围时会开始减弱。而交流伺服系统则能在2000-3000RPM之间保持恒力矩输出,并且在超出该范围时将以恒功率模式运作。
过载能力是另一个显著区别。在正常操作条件下,大部分单向带有保护功能,但这并不代表它们具有过载能力。当需要启动或停止负荷较重的情形时,一般需要选择比实际需求更大的型号以确保稳定运行。这就导致了资源浪费的问题。与之不同的是,有些交流伺服驱动系统能够承受额定的速度和扭矩过载,以便应对惯性负载启动过程中的瞬态峰值要求。
从运行性能来看,不同类型的控制方式也是显著区别之一。大多数直流调节机构采用开环控制策略,这使得设备在快速升降速度或负荷增加的情况下容易发生丢失同步或堵车现象,以及高速停车可能引发过快反向旋转而产生损害。此类挑战不会影响闭环调节系统,因为这些系统直接读取并响应编码器反馈信号,从而避免了丢失同步及其他相关问题,使得控制更加可靠、平顺、高效。
最后,加速性能也是两个技术的一个重要考量因素。对于许多应用来说,尤其是在要求快速启停的情况中,加速时间是一个关键指标。大约需200-400毫秒才能从静止加速到工作速度的大部分直流执行机构与此形成鲜明对比的是松下的MSMA400W系列交换伺服设备,只需几毫秒时间即可达成相同效果,使得它成为那些追求快速响应和高效操作所必需的一种选项。但无论哪种情形,都必须考虑成本、复杂程度以及具体应用需求,以确定最合适的手段配置给您的自动化任务中所使用的执行装置。