電機(jī)是3D打印機(jī)上非常重要的運(yùn)動(dòng)零件，它的精度關(guān)系著3D打印效果的好壞，一般3D打印上用的都是步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它與普通的交流/直流電機(jī)不同，普通電機(jī)供電就轉(zhuǎn)，但步進(jìn)電機(jī)不是，它是接到一個(gè)命令就執(zhí)行一步。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖信號(hào)和方向信號(hào))，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)在英士達(dá)機(jī)電小編就帶大家去看看兩者各方面性能的具體差異。
1、控制精度不同：
二相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°，三相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.2゜，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如英士達(dá)機(jī)電生產(chǎn)的一種用于LCD行業(yè)的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.9°
而交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°，對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒，這是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
2、低頻特性不同：
步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)軸后端上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。
而交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。
3、矩頻特性不同：
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在一分鐘300～600rpm。
而交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)（一般為1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm），都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
4、過(guò)載能力不同：
步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力，交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力（一般為2、3倍）。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。
注意：步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。
5、運(yùn)行性能不同：
步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。近幾年目前市面上已經(jīng)有閉環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)。以英士達(dá)機(jī)電為例，該公司生產(chǎn)的閉環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋進(jìn)行采樣，具有啟動(dòng)頻率高和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。
而交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
6、速度響應(yīng)性能不同：
步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。
而交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。
綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。
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