从早期的电压驱动和全步进阶段,步进电机系统已经经历了漫长的发展历程。从PWM驱动和微步进技术,到数字信号处理器(DSP)和反共振算法的应用,再到如今新兴的闭环步进技术,皖南电机不断推动着步进电机领域的发展。以下将展示皖南电机StepSERVO闭环集成步进电机的内部结构。
在实现线性运动或旋转运动时,选择合适的电机和驱动系统至关重要。首要考虑的因素是扭矩和效率。这适用于各种应用,如自动装配系统、材料处理机器、3D打印机、笛卡尔定位器、蠕动泵等,其中步进电机是首选技术方案。
步进系统的*新发展是利用低成本、高分辨率的反馈设备和先进的DSP技术,将步进运动形成一个闭环环路。这种控制方式能显著提升闭环步进性能,使其超越开环系统。闭环系统在集成电机设计上得以实现,包括反馈设备、驱动器和控制器板、电源、通信和I/O电子设备,以及电机侧面和背面的系统连接器。
开环与闭环步进系统对比
高性能闭环步进系统在扭矩和效率方面均优于传统开环步进系统。对比两个系统的加速度(扭矩)、效率(功耗)、位置误差(精度)、发热量和噪音水平。扭矩-速度曲线显示闭环步进系统的峰值和连续扭矩范围明显优于开环步进系统的可用扭矩范围。
为了测试扭矩性能的差异,同样大小的开环和闭环步进电机系统获得相同的惯性负载。编程命令两个系统执行相同的移动配置文件,直到它们产生定位错误。闭环系统(由于其更高的扭矩产生能力)获得*大加速率2,000转/秒2和*高速度20转/秒(1,200转/分钟),而开环系统的性能仅为闭环系统的一半。
对于需要高响应的应用,闭环系统提供了明显的性能优势。
开环与闭环效率对比
为了测量开环与闭环系统的相对效率,假设我们使用相同尺寸的相同两个电机重复相同的测试。测试结果显示,闭环步进系统的平均功耗仅为开环系统三分之一,平均为14.2瓦。
这种StepSERVO闭环系统和开环系统的功耗比较显示了StepSERVO的更高效率。
如何解决电机发热问题
开环步进系统在运行过程中会产生大量热量,而闭环步进系统则能有效降低电机发热。在实验室测试中,闭环系统的外壳温度仅为开环系统的一半。
噪音测试比较
闭环步进系统在噪音方面也具有明显优势。在隔音室中测量的声学噪声结果显示,闭环系统比开环选项安静得多。
更好的精度可以消除位置误差
闭环步进系统通过高分辨率编码器的反馈,自动补偿扭矩需求的增加,从而提高整体系统精度。
升级现有的步进系统
从开环到闭环的升级,成本增加很小。闭环系统在保持成本优势的同时,几乎在所有方面都大大提高了性能。