步进电机与伺服电机(中文)

H.OFF
DATA2
C/S
RUN
TIM.
Pulse train
STO P
BL
ACD 2P O FF 1P
RD OR GN BK +24V 0V
VEXTA
５相步进电机（放大器） 伺服电机（servo system） 脉冲序列 １３１０７２ 脉冲 Pulse train
MONITOR
脉冲序列变换、增幅成电机的编码器 的脉冲数，标准配备各种演算功能。
步进电机与伺服电机的性能有哪些 差异呢？
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伺服电机系统与步进电机的旋转原理不同之处
步进电机： １步（步角：３６０度／５００ ＝０．７２度（全步））
伺服系统： 连续旋转（分辩率：３６０度／１３１０７２ ＝０．００２７５度）
回転角度 angle フルステップ ０．７２度 full step
０．７２度 ０．７２度 degree サーボモータ servo motor マイクロステップ micro step 時間 time
０．７２度
步进电机与伺服电机使用目的是相同的。仅仅是旋转原理不同， 所以该资料不是说明电机为目的。 8
步进电机与伺服电机规格比较
項目 轴分辩率 步进电机 ０．７２度 （相当于５００脉冲） 伺服电机 ０．００２７５度（１３１０７２脉冲）
停止时动作
旋转原理 最高旋转速度 位置命令 位置检出器 控制机械 功能
ＯＫ
能输出更多的脉冲数。 （与脉冲发生器对应）
提高了位置的分辩率。 也提高了速度的稳定性。
命令脉冲1个脉冲相当于电机旋转量 较大时,速度会产生波动。
因速度稳定运行，所以能提高响应。 也提高了低速稳定性。
因速度产生了波动,响应无法提高。 同时会引起机械的振动。
机械的定位精度、高速性、响应性得 到了提高。
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适合伺服电机的方法 （１）额定旋转速度
连续旋转电机尽可能采用额定旋转速度。
例）额定旋转速度３０００r／min、额定转矩０．１５９N/m的电机容量、 P[W]＝０．１０５ × ３０００ × ０．１５９ ＝ ５０W
该电机经常使用３００r／min时、
P[W]＝０．１０５ × ３００
× ０．１５９ ＝
MONITOR
输出轴旋转1周
ＦＡＬＤＩＣ－Ｗ系列（无脉冲补偿）
2
步进电机与伺服电机的命令脉冲
机械控制：定位控制（Point To Point） 控制方式：脉冲序列 項目 位置命令 输入脉冲序列 绝缘 输入频率 脉冲形式 步进电机 脉冲序列 集电极开路 光耦合器 ～１００ｋＨｚ ・正转脉冲／逆转脉冲 ・命令符号／命令脉冲 伺服电机 脉冲序列 差动 光耦合器 ～１ＭＨｚ （１０００ｋＨｚ） ・正转脉冲／逆转脉冲 ・命令符号／命令脉冲 ・９０度位相差２信号
（电机的旋转速度为匀速）
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伺服电机与步进电机的构成
机械控制：定位控制ＰＴＰ（Point To Point） 控制方式：脉冲序列 步进电机（stepping motor/stepper/pulse motor） 脉冲序列 ５００ 脉冲
ＤＣＲ０３
PO W ER
FWD
REV
DATA1
脉冲以1步角度作为变换的增幅器运行 机械。
ＦＡＬＤＩＣ－Ｗ系列（伺服放大器）
14
５００ 脉冲
ＤＣＲ０３
PO W ER
FWD
１３１０７２ 脉冲 Pulse train ８１９２ 脉冲（出厂值）
MONITOR
REV
DATA1
H.OFF
DATA2
C/S
RUN
TIM.
Pulse train
STO P
BL
ACD 2P O FF 1P
RD OR GN BK +24V 0V
VEXTA
3

步进电机与伺服电机的特性区别
５W
→ 因此、５０W的伺服电机作为５W的伺服电机使用。
额定旋转速度（例．３０００r／min）的机械的要求速度 ・选定减速比 ・丝杆的齿矩 ・齿轮的齿数等。
５０[W]？ ５ [W]？ ２５[W]？
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适用伺服电机的方法 （２）惯性矩选定容量
响应特性（快速的加减速）必要的机械，采用惯量矩选定电机容量。
１０ｋＨｚ ・・・ １００ ｋＨｚ ２００ ｋＨｚ ３００ ｋＨｚ ４００ ｋＨｚ
＝ ７３．２ ｒ／ｍｉｎ ＝ ７３２ ｒ／ｍｉｎ ＝ １４６４ ｒ／ｍｉｎ ＝ ２１９６ ｒ／ｍｉｎ ＝ ２９２８ ｒ／ｍｉｎ
６００ ０００ ｐｕｌｓｅ／ｍｉｎ
（８１９２ｐｕｌｓｅ轴旋转１圈）
６００ ０００／８１９２＝ ７３．２ ｒ／ｍｉｎ
电机的加减速转矩（TAC)是有限制的。
ＪＭ：电机本身的惯量矩 ＪＬ：机械方面的惯量矩
短 ＪＬ ≦ １× ＪＭ
（高频率的定位控制）
加减速时间 ＪＬ ≦ １０× ＪＭ
（一般定位控制）
长 ＪＬ ≦ ３０× ＪＭ
（一般的速度控制）
根据机械的惯量矩，选定伺服电机的容量。
※电机本身的惯量矩在说明书内有记载。
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ＤＣＲ０３
PO W ER
FWD
REV
DATA1
H.OFF
DATA2
C/S
RUN
输出轴旋转1周
TIM.
Pulse train
STO P
BL
ACD 2P O FF 1P
RD OR GN BK +24V 0V
VEXTA
５相步进电机（全步） 伺服电机（servo system） 脉冲序列 １３１０７２ 脉冲 Pulse train
步进电机的旋转速度（总的步数）
１０ｋＨｚ ＝ １０ ０００ ｐｕｌｓｅ／ｓ
（６０倍１分钟换算）
６００ ０００ ｐｕｌｓｅ／ｍｉｎ
（５００ｐｕｌｓｅ轴旋转1圈）
６００ ０００／５００＝ １２００ ｒ／ｍｉｎ
步进电机的ＮＴ特性
5
伺服电机的旋转速度
１０ｋＨｚ ＝ １０ ０００ ｐｕｌｓｅ／ｓ
（以６０倍用1分钟来计算）
静止
１步 因电机的不同而不同 脉冲序列 无 开环 微步 步角 电流下降 切换
最小分辨率移动
连续旋转 ５０００ｒ／ｍｉｎ（全容量范围） 脉冲序列 编码器 半闭环驱动 电子齿轮（脉冲补偿） 陷波滤波器 输出分配 减振控制
输出励磁制动 外观
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伺服系统的应用方法
（１）额定旋转速度 电机连续运行时，尽可能使用额定旋转速度。 （２）容量选定惯量矩 用惯量矩选定机械响应所必须的电机容量。 （３）同步皮带的宽度为宽的好 选择同步皮带时尽可能选宽的为好。
0.6 0.5 トルク [Nm] 0.4 0.3 0.2 0.1
0.478
加減速領域
0.159
連続動作領域
0
1000 2000 3000 4000 5000 回転速度[r/min]
步进电机的ＮＴ特性
伺服电机的ＮＴ特性
步进电机与伺服电机使用场合是相同的，但电机的运行原理不 同。该资料不是说明电机性能的好坏。 4
适合伺服电机的方法 （３）同步皮带宽度要大
同步皮带因不是金属的有弹性（伸长或缩短）。
尤其是使用特别细又比较长的皮带时，机械的刚性会很差。
搬运的重量较轻时，一般采用宽度为１０～２０ｍｍ的皮带。 搬运的重量较重时，尽可能使用宽一些的皮带。
搬运的物体重量较重，但皮带又较长时，搬 运部分的速度一边波动一边移动。
步进电机与伺服电机
Stepping motor & servo system
富士電機機器制御株式会社
FUJI ELECTRIC FA COMPONENTS & SYSTEMS
２００４年７月９日
伺服电机与步进电机的使用方法
控制机械：定位控制（Point To Point） 控制方式：脉冲序列 步进电机(stepping motor） 脉冲序列 ５００ 脉冲
・・・ ６８３ ｋＨｚ ＝ ５０００ ｒ／ｍｉｎ
脉冲序列 ８１９２ 脉冲 Pulse train
MONITOR
输出轴旋转１周
ＦＡＬＤＩＣ－Ｗ系列（初期值）
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伺服电机系统的切换顺序
伺服电机系统因分辨率较高，1个命令脉冲相当于电机的旋转量会很小。 脉冲序列 １３１０７２ 脉冲／１周（伺服电机系统的初始值为 ８１９２ 脉冲／1周） 脉冲序列 ５００ 脉冲／１周（步进电机） 使用伺服系统的性能、但１个脉冲相 当于电机的旋转量较大时。 （与伺服放大器对应）