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为什么3D打印机使用的是步进电机不是伺服电机

   电机是3D打印机上非常重要的运动零件,它的精度关系着3D打印效果的好坏,一般3D打印上用的都是步进电机。步进电机是一种离散运动的装置,它与普通的交流/直流电机不同,普通电机供电就转,但步进电机不是,它是接到一个命令就执行一步。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。虽然两者在控制方式上相似(脉冲信号和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现在英士达机电小编就带大家去看看两者各方面性能的具体差异

   1、控制精度不同:


   二相混合式步进电机步距角一般为1.8°,三相混合式步进电机步距角一般为1.2゜,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。如英士达机电生产的一种用于LCD行业的步进电机,其步距角为0.9°


   而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,这是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。



   2、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,比如在电机轴后端上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。


   而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,可检测出机械的共振点,便于系统调整。



   3、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一分钟300~600rpm。


   而交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速以内(一般为1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm),都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。



   4、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(一般为2、3倍)。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。


   注意: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。



   5、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。近几年目前市面上已经有闭环控制的步进电机。以英士达机电为例,该公司生产的闭环步进系统,驱动器可直接对电机编码器反馈进行采样,具有启动频率高和转矩过载能力。

   而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。



   6、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。

   而交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA 400W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。

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