电机的种类区分和工作原理.docx

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电机的种类区分和工作原理

电机的种类区分和工作原理

1、什么是直流电机,

答:

输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机

2、什么是交流电机

答:

输出或输入为交流电能的旋转电机，称为交流电机。

3、什么是步进电机

答:

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲:

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（及步进角）。

您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;同时您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。

步进电机分三种:

永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。

永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相:

两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛。

4、什么是伺服电机

答:

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，

1（步进电机与伺服电机从外形怎么区分

最佳答案

步进电机前后外形基本都是方形的;

伺服电机前面外形基本也是方形的，但是最后有一个比较小一点的接近圆形的有点象盖子一样的东西（里面装旋转编码器）

2,。

DD是directdriver的简称，后面加上马达就是称为直接驱动马达的东西了。

由于其输出力矩大，因此有些公司将该产品直接称为力矩伺服。

与传统的马达不同，该产品的大力矩使其可以直接与运动装置连接，从而省去了诸如减速剂，齿轮箱，皮带等等连接机构，因此才会称其为直接驱动马达。

又由于一般该型马达都配置了高解析度的编码器，因此使该产品可以达到比普通伺服高一个等级的精度。

又由于采用直接连接方式，减少了由于机械结构产生的定位误差，使得工艺精度得以保证。

另对于部分凸轮轴控制方式，一方面减少了由于机械结构摩擦而产生尺寸方面的误差，另一方面也对安装，使用时的噪音等方面降低了很多。

伺服马达:

是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

伺服电机是可以连续旋转的电,机械转换器。

作为液压阀控制器的伺服电机，属于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。

步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进马达

上个世纪就出现了步进电动机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。

在本世纪初，由于资本主义列强争夺殖民地，造船工业发展很快，同时也使得步进电动机的技术得到了长足的进步。

到了80年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式更加灵活多样。

原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。

计算机则通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。

因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。

步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。

步进电机靠一种叫环形分配器的电子开关器件，通过功率放大器使励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。

由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流和直流电源接通后，就会在空间形成一种阶跃变化的

旋转磁场，使转子步进式的转动，随着脉冲频率的增高，转速就会增大。

步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关。

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。

其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。

不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。

在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。

使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美。

步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。

它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。

早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。

随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。

比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。

步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电动机。

除了在数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。

伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。

不同点很多，伺服是多用在闭环的，而步进多用在开环系统中伺服马达可高速运行，而步进则没有伺服那样的高速:

步进马达一般在1500转以下，伺服可达3000转以上;还有就是，步进马达不能高速启动

精度不一样。

步进有步距角限制，也就是精度不如伺服

步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。

在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。

现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为3.6?

、1.8?

，五相混合式步进电机步距角一般为0.72?

、0.36?

。

也有一些高性能的步进电机步距角更小。

如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09?

;德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8?

、0.9?

、0.72?

、0.36?

、0.18?

、0.09?

、0.072?

、0.036?

，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。

以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360?

/10000=0.036?

。

对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360?

/131072=9.89秒。

是步距角为1.8?

的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同

步进电机在低速时易出现低频振动现象。

振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。

这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。

当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。

交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。

三、矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300,600RPM。

交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

四、过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力。

交流伺服电机具有较强的过载能力。

以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。

其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。

步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

五、运行性能不同

步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。

交流伺服驱

动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200,400毫秒。

交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。

但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。

所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机

直线异步电动机的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。

为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合，定子和动子的铁心长度不等。

定子可制成短定子和长定子两种形式。

由于长定子结构成本高、运行费用高，所以很少采用。

直线电动机与旋转磁场一样，定子铁心也是由硅钢片叠成，表面开有齿槽;槽中嵌有三相、两相或单相绕组;单相直线异步电动机可制成罩极式，也可通过电容移相。

直线异步电动机的动子有三种形式:

（1）磁性动子动子是由导磁材料制成（钢板），既起磁路作用，又作为笼型动子起导电作用。

（2）非磁性动子，动子是由非磁性材料（铜）制成，主要起导电作用，这种形式电动机的气隙较大，励磁电流及损耗大。

（3）动子导磁材料表面覆盖一层导电材料，导磁材料只作为磁路导磁作用;覆盖导电材料作笼型绕组。

因磁性动子的直线异步电动机结构简单，动子不仅作为导磁、导电体，甚至可以作为结构部件，其应用前景广阔。

直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样，定子绕组与交流电源相连接，通以多相交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场（当旋转磁场半径很大时，就成了直线运动的行波磁场）。

该磁场沿气隙作直线运动，同时，在动子导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力，使动子沿行波方向作直线运动。

若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下，则行波磁场移动方向也会反过来，根据这