關于電機你可能不知道的19個問題

工業(yè)機器人有4大組成部分，分別為本體、伺服、減速器和控制器。
工業(yè)機器人電動伺服系統(tǒng)的一般結構為三個閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下，對于交流伺服驅動器，可通過對其內部功能參數(shù)進行人工設定而實現(xiàn)位置控制、速度控制、轉矩控制等多種功能。

那么關于伺服電機有哪些需要知道的呢？下面總結了伺服電機的19個你可能不知道的問題，一起來看一下吧。

1.如何正確選擇伺服電機和步進電機？

答：主要視具體應用情況而定，簡單地說要確定：負載的性質（如水平還是垂直負載等），轉矩、慣量、轉速、精度、加減速等要求，上位控制要求（如對端口界面和通訊方面的要求），主要控制方式是位置、轉矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源，或電池供電，電壓范圍。據此以確定電機和配用驅動器或控制器的型號。

2.如何配用步進電機驅動器？

答：根據電機的電流，配用大于或等于此電流的驅動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅動器。對于大轉矩電機，盡可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。

3.2相和3相步進電機有何區(qū)別，如何選擇？

答：2相電機成本低，但在低速時的震動較大，高速時的力矩下降快。 3相電機則振動較小，高速性能好，比2相電機的速度高30~50% ，可在部分場合取代伺服電機。

4.何時選用直流伺服系統(tǒng)，它和交流伺服有何區(qū)別？

答：直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。

5.使用電機時要注意的問題？

答：上電運行前要作如下檢查：

1） 電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅動模塊的損壞）；對于直流輸入的 +/- 極性一定不能接錯，驅動控制器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始時不要太大）；

2） 控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；

3） 不要開始時就把需要接的線全接上，只連成最基本的系統(tǒng)，運行良好后，再逐步連接。

4） 一定要搞清楚接地方法，還是采用浮空不接。

5） 開始運行的半小時內要密切觀察電機的狀態(tài)，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機調整。

6.步進電機啟動運行時，有時動一下就不動了或原地來回動，運行時有時還會失步，是什么問題？

一般要考慮以下方面作檢查：

1） 電機力矩是否足夠大，能否帶動負載，因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大 50%～100% 的電機，因為步進電機不能過負載運行，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉或不規(guī)則原地反復動。

2） 上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大（一般要 >10mA ），以使光耦穩(wěn)定導通，輸入的頻率是否過高，導致接收不到，如果上位控制器的輸出電路是CMOS電路，則也要選用CMOS輸入型的驅動器。

3） 啟動頻率是否太高，在啟動程序上是否設置了加速過程，最好從電機規(guī)定的啟動頻率內開始加速到設定頻率，哪怕加速時間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。

4） 電機未固定好時，有時會出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因為，實際上此時造成了電機的強烈共振而導致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。

5） 對于3相電機來說，相位接錯，電機也不能工作。

7.我想通過通訊方式直接控制伺服電機，可以嗎？

可以的，也比較方便，只是速度問題，用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數(shù)，最好用伺服運動控制卡，一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路，以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如S加速、多軸插補等。

8.有一個的伺服電機帶編碼器反饋，可否用只帶測速機口的伺服驅動器控制？

可以，需要配一個編碼器轉測速機信號模塊。

9.伺服電機的碼盤部分可以拆開嗎？

禁止拆開，因為碼盤內的石英片很容易破裂，且進入灰塵后，壽命和精度都將無法保證，需要專業(yè)人員檢修。

10.步進和伺服電機可以拆開檢修或改裝嗎？

不要，最好讓廠家去做，拆開后沒有專業(yè)設備很難安裝回原樣，電機的轉定子間的間隙無法保證。磁鋼材料的性能被破壞，甚至造成失磁，電機力矩大大下降。

11.可以將國產的驅動器或電機和國外優(yōu)質的電機或驅動器配用嗎？

原則上是可以的，但要搞清楚電機的技術參數(shù)后才能配用，否則會大大降低應有的效果，甚至影響長期運行和壽命。最好向供應商咨詢后再決定。

12.如何為應用選擇適當?shù)墓╇婋娫矗?

推薦選擇電源電壓值比最大所需的電壓高 10%-50% 。此百分比因 Kt， Ke， 以及系統(tǒng)內的電壓降而不同。驅動器的電流值應該足夠傳送應用所需的能量。記住驅動器的輸出電壓值與供電電壓不同， 因此驅動器輸出電流也與輸入電流不相同。為確定合適的供電電流，需要計算此應用所有的功率需求，再增加 5% 。按 I = P/V 公式計算即可得到所需電流值。

13.驅動器和系統(tǒng)如何接地？

a. 如果在交流電源和驅動器直流總線（如變壓器）之間沒有隔離的話，不要將直流總線的非隔離端口或非隔離信號的地接大地，這可能會導致設備損壞和人員傷害。因為交流的公共電壓并不是對大地的，在直流總線地和大地之間可能會有很高的電壓。

b. 在多數(shù)伺服系統(tǒng)中，所有的公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地方式產生的地回路很容易受噪音影響而在不同的參考點上產生流。

c. 為了保持命令參考電壓的恒定，要將驅動器的信號地接到控制器的信號地。 它也會接到外部電源的地，這將影響到控制器和驅動器的工作（如：編碼器的5V電源）。

d.屏蔽層接地是比較困難的，有幾種方法。正確的屏蔽接地處是在其電路內部的參考電位點上。這個點取決于噪聲源和接收是否同時接地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個點接地使得地電流不會流過屏蔽層。

14.減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉矩點？

如果考慮到電機產生的經過減速器的最大連續(xù)轉矩，許多減速比會遠遠超過減速器的轉矩等級。

如果我們要設計每個減速器來匹配滿轉矩，減速器的內部齒輪會有太多組合 ( 體積較大、材料多 ) 。

這樣會使得產品價格高，且違反了產品的“高性能、小體積”原則。

15.如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器？

行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉矩時，即小體積大轉矩，而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速器則用于較低的電流消耗，低噪音和高效率低成本應用。

16.何為負載率 (duty cycle)？

負載率 (duty cycle) 是指電機在每個工作周期內的工作時間 / （工作時間 + 非工作時間）的比率。如果負載率低，就允許電機以3倍連續(xù)電流短時間運行，從而比額定連續(xù)運行時產生更大的力量。

17.標準旋轉電機的驅動電路可以用于直線電機嗎？

一般都是可以的。你可以把直線電機就當作旋轉電機，如直線步進電機、有刷、無刷和交流直線電機。具體請向供應商咨詢。

18.直線電機是否可以垂直安裝，做上下運動？

可以。根據用戶的要求，垂直安裝時我們可以加裝動子滑塊平衡裝置或加裝導軌抱閘剎車。

19.使用直線電機比滾珠絲桿的線性電機有何優(yōu)點？

由于定子和動子之間沒有機械連接，所以消除了背隙、磨損、卡死問題，運動更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、響應快、運動平滑、控制精度高、可靠性好體積緊湊、外形高度低、長壽命、免維護等特點。