内容源自:知乎
有网友时常会询问步进电机、伺服电机和舵机的区别。步进电机能够将电脉冲信号转化为角位移或者线位移,它属于开环控制元件,也是一种感应电机。伺服电机在伺服系统中是用于控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达的间接变速装置。而所谓的舵机,实际上就是一个较为低端的伺服电机系统,并且它是最为常见的伺服电机系统。最近,在网上看到了一个形象的比喻,还看到了一个通俗易懂的应用案例,这两个可以很好地解释步进电机、伺服电机和舵机的区别,现在把它们分享出来,相信大家一看就能够明白。
形象比喻
知乎网友花生给了一个很形象的比方,将电动系统比作机械系统。
定子是主动轮,转子是从动轮,电磁力充当传动媒介。(实际上应是定子磁链和转子磁链)。
伺服电机(舵机)的媒介如同皮带一般,它具有简单粗暴的特点,并且连续性较好。然而,在起动和重载时,它会出现打滑的情况,也就是转速差或失步。正因如此,转速信号需要一个传感器来进行计量。
步进电机的媒介如同链条。齿与齿啮合状况良好,能够稳定运行且不打滑。即便不用传感器,也可以通过计算来获取位置信号。
他们的区别是什么呢?除了结构方面,实际上并没有其他区别。只是因为应用场景的不同才有所不同。在需要进行高速大转矩运行的场合,就使用伺服;而在其他场合,可以考虑使用步进。
你问为啥?显然链条都摩擦掉了(无功)。
当你需要赶路时就会选择跑,当你需要测距时就会选择走,那么走和跑到底有没有区别呢?
更浅显的例子说明
知乎网友臧风用了一个浅显的例子来回答步进电机、伺服电机和舵机的区别。
一个公司里有两名优秀员工,其中一位是宝马,另一位是拖拉机!宝马车上配备了纯现代化的通讯装备,而拖拉机上则没有任何通讯设备!
任务一:距离100公里需要1小时送达一份文件。
谁去呢?是宝马先生呀!因为宝马同学很厉害,速度快。它一路飞奔,这不必多说。关键在于,它在路上通过先进的通讯设备,回传了无数路况信息,领导坐在办公室里就能随时掌握这些信息。文件安全送达之后,它还及时回来报告。
任务二:草场上洒水,要求五小时洒完OK。
什么?要 5 小时?能不能快点?确实不行!太快的话水洒得不均匀。那好吧!谁去干呢?还是宝马兄吗?这活儿还用得着那么高大上吗!该拖拉机同学去了,他领了任务后任劳任怨地干完,然后就自己回家了。整个任务过程中没有请示也没有汇报!时间长了,领导还得自己去看看拖拉机同学,以防他遇到困难。个别情况由于气候环境等因素的影响,路况车况出现了问题。拖拉机同学因为没有通讯设备,所以无法及时汇报。这样就可能会耽误任务的完成。
事实就是这样,大家各自去做自己的事情!各自回到自己的家!在生活当中肯定不会出现用宝马车当作洒水车的情况!然而在电机使用的过程中,有很多朋友因为对它们的性能差异不是特别清楚,经常会出现让伺服电机去承担步进电机任务的情况。
步进电机和伺服电机在选型使用上最大的区别是:
转速要求存在差异。步进电机适合在低转速的场合使用,并且在转速调整范围较小的场合也适用。而伺服电机则适合在可控转速较大的场合使用。
伺服电机有反馈信号,这使得它在控制系统中能够实现高可靠性控制,所以可控可靠性与其他情况不同。
输出转矩的要求存在差异。目前在国外和国内,步进电机的最大系列是 130 框,其最大输出静转矩为 50 牛·米。而伺服电机则可以有 180 框以上,并且有 60 牛·米以上的输出转矩可供选择。
纠正几个方面认识上的误区:
步进电机的精度比伺服电机低。实际上只要控制精度能够满足需求就可以了!精度的高低是相对而言的。
在步进电机和伺服电机功率相同的情况下,步进电机的扭矩较小。步进电机的输出扭矩和工作转速存在关联。而伺服电机是恒扭矩的。例如,750W 的步进电机和交流伺服电机,在低速状态时,步进电机输出的扭矩是伺服电机的几倍甚至十几倍。
三、步进电机用在低精度场合!
错!步进电机可用于很多高精度场合。步进电机的使用远不止上述所列的几项。从任何方面来讲,伺服电机都不可能将步进电机淘汰。在未来相当长的时间里,这两种电机都会同时存在。
四、伺服电机与伺服系统!
电机和系统是不同的。简单来说,伺服电机是在一个电机的基础上加上了反馈控制信号,从而变成了伺服电机。给直流电机加上反馈控制信号就成为直流伺服电机,给交流电机加上反馈控制信号就成为交流伺服电机!如果进行分类的话,伺服电机应该属于直流和交流电机的类别目录之下!
很有意思的是,知乎上点赞最多的是冷哲的回复,而臧风强调的认识存在误区,这两者之间有一定矛盾。
伺服电机是一种主要用于精准位置、速度或力矩输出的电机。确切地讲,它不是单一的电机,而是一个系统。仅一台电机不能被称作伺服电机,因为它不具备伺服电机的功能。伺服电机是由电机、传感器和控制器构成的一个电机系统。直流无刷电机可以是伺服电机的一部分,交流电机也可以是。然而,它们本身并不是伺服电机。作为一个系统,它可能有减速齿轮,也可能没有。
电机是常见的物品。然而,要认清所有的电机原理,以及在什么场合选择何种类型的电机,这都并非易事。
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