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G05　---高速高精指令(唯適用於具高速高精模組控制器所使用)

感應型伺服馬達之轉子為鼠籠型，轉子磁場是藉感應電流所產生，又因三相感應馬達的定子電流可轉換成類似直流馬達的磁場電流成份與電樞電流成份，使得感應馬達的控制就如同DC伺服馬達一樣簡單，這兩種電流成份為相互垂直的向量，該種控制方式通常即稱為向量控制(vector control)。與SM型比較起來，IM型適合做大馬達的控制。

DC伺服馬達的適用容量範圍為5至1000W，SM伺服馬達適用容量範圍為30至2000W，IM伺服馬達適用於1000W以上。另外，AC伺服馬達還有一種稱為兩相伺服馬達，這種馬達使用較早，它是種高電阻轉子的鼠籠型感應馬達，其性能較其他的AC伺服馬達差。

DC伺服馬達是伺服馬達中最早發展的一種，結構和一般的直流馬達近似，較小型者為了控制方便，通常定子磁場是由永久磁鐵所作成，但轉子上之整流片和電刷仍然存在，這正也是DC伺服馬達最大的缺點。因電樞電流所產生的轉子磁場方向和定子磁場方向垂直，故可得最大轉矩，只要控制電樞電流便可控制轉矩的大小。

該型伺服馬達亦稱為DC無刷伺服馬達，動作原理和直流伺服馬達一樣，只是將定子和轉子的角色對調，即轉子是由永久磁鐵所構成，於是就不需要電刷了。由於定子環繞產生之磁場方向，必須隨著轉子磁極的位置而變動，所以它是在檢測出轉子位置之後，再去控制定子繞組的電流，相同使定子磁場和轉子磁場方向相成垂直，故產生最大轉矩。在數百瓦數以下的小馬達，其效率比感應型伺服馬達優越。

同步型伺服馬達的定子環繞循電流的流動方式，區分為單向及雙向，向右則是雙向型，而通常是以換流器作正弦波的pwm控制，使產生圓滑轉動的旋轉磁場。

永久磁鐵有其減磁問題，若電樞電流過大時，就會發生此種問題，使致馬達無法正常轉矩，所以必須注意電樞電流不可超過最大數據值。

定位系統中裡, 常用的馬達不外乎是步進馬達和伺服馬達，步進馬達主要可分為 「2相」、「5相」、「微步進系統」，伺服馬達則區分為DC伺服和AC伺服二種。

*2相、5相、微步進系統，主要是驅動器所表現出來之解析度的不同：

表現出的特性相對以微步進為最好，加速及減速時間短，動態慣性低。

　　AC伺服馬達和DC伺服馬達主要的分別為 DC伺服馬達比AC伺服馬達多一個碳刷，較有維護上的問題，而 AC伺服馬達因沒有碳刷，所以較不會有太大維護之問題，爾後來說 AC伺服系統是較DC伺服系統為優，但 DC 伺服系統主要的優勢則是價位上比 AC 伺服系統較便宜，而該二種系統的控制精度都為相同。

步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯繫。在目前國內的數位控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字位式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用於數位控制系統中。為了適應數位控制的發展趨勢，運動控制系統中大多採用步進電機或全數位式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制模式上相似（脈波串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如市面某公司生產的一種用於慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國BERGER LAHR公司生產的三相混合式步進電機其步距角可透過撥碼開關設定為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以松下全數位式交流伺服電機為例，對於帶標準2500線編碼器的電機而言，由於驅動器內部採用了四倍頻技術，其脈波當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈波電機轉一圈，即其脈波當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈波當量的1/655。

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應採用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上採用細分技術等。

交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不大會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，並且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便於系統調整。

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600Rpm。

交流伺服電機為恆力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000Rpm或3000Rpm）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恆功率輸出.

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那麼大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器回饋信號進行採樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。

步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000Rpm僅需幾毫秒，可用於要求快速啟停的控制場合。

若以上所述，交流伺服系統在性能方面尚優於步進電機。但在一些需求尚可的市場經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的原素，選用適當的控制電機。

然而-步進電機驅動器有”細分”的概念。兩相步進電機的步進角是1.8度沒錯，但是，現下64細分的驅動器也很常見了。注意，這個時候，電機是200*64=12800個脈波轉一圈。而市面上常見的交流伺服，編碼器不過是2048或者2500線的。當然，有17位編碼器的電機，不過，步進驅動器也有256細分的。從分辨率而言，交流伺服還是要高一些，但是遠沒有那麼優越。而且，既然是說控制精度，那麼，用過伺服的人都應該知道，伺服的動態重現性是分辨率的多少倍。就常規設計而言，選型時，要把重現性指標乘以5作為伺服回饋的分辨率。這樣，伺服的控制精度真的比伺服好嗎？

當步進電機細分數達到32以上時，基本就沒有低頻振動的問題了。而伺服想保持一個準確、穩定的低速，用過的人應該知道參數有多難調（只要速度、不要位置的話，還好做一點）

對於轉矩，需要補充一點，伺服本身是沒有保持力矩的，而步進電機有保持力矩。區別在於，伺服電機的所謂靜止，實際上是一個動平衡的過程，電機不會真的停在指定位置上（所以交流伺服的重現性要定到回饋分辨率的3-5倍，而步進電機重現性可以比分辨率更高）。

　　這個沒有什麼可說的，不過對於力矩浪費的說法，還是有點意見。很多步進驅動器提供了半流功能，在不需要全力矩輸出的時候，可以降低電流，減小力矩。

　　丟步確實是步進電機的致命缺陷，但是，伺服就可以不考慮加減速的曲線嗎？可以試著給一個階躍信號試試，電機會有多大的抖動。不過抖歸抖，最終還是會停在正確的位置上，這確實比步進強。如果是定位控制，這個抖動就無所謂了，如果是過程控制，誰又敢這麼用？

　因為交流伺服可以有瞬間大扭矩輸出，所以加速性能可能比步進強，不過松下加到3000RPM用幾毫秒，需試過再進一步多確定？而且說到附應，那就不能不說交流伺服的本質缺陷──滯後。一般電機，速度環附應2毫秒，位置環附應則很少看到數據，一般認為是8毫秒。說到快速起停，伺服總是手動附應頻率限制，而步進電機基本不用考慮附應時間的問題。用步進電機可以很簡單的做到一秒起停100次，每次移動20微米，用伺服的客戶可以以此試試。

步進與伺服，無所謂優劣，各有適用場合而已，一般來說，大負載，高速度的應用，不要用步進電機，但低負載、低速度的場合，高細分的步進性能比交流伺服要好。

步進系統	伺服系統 (AC/DC)
價位低	價位高
無時間誤差	運轉時理想路徑與實際路徑會有差別
瞬間轉動時無2倍扭矩，但為該馬達最大額定扭力	瞬間轉動時有 2倍以上的扭矩，且克服機械起動時的摩擦力。
接線容易	接線複雜
開迴路控制，尚有失步問題	閉迴路控制，因編碼器回授，較不會有失步問題
低速轉動時有些許噪音、震動，會有共振區的問題	轉動時較不會有噪音及震動
靜止時為完全靜止狀態	靜止時，會有+/-幾個count的誤差
馬達轉速越高，扭矩會越小	在額定轉速內，扭矩皆為額定扭矩
連續運轉時，馬達有溫昇。	連續運轉時，馬達溫昇很小
低速時的扭矩較同等級的伺服馬達為大	低速與高速時的扭矩相同
不會有over shot現象	轉動時會有overshot現象
在干擾的環境下較有不準的問題	在干擾的環境下，脈波式伺服(半閉迴路)還是會有不準的問題，但電壓命令伺服(全閉迴路)較不會有不準的問題

主要視具體應用情況而定，簡單說要確定︰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

要控制模式是位置、轉矩還是速度模式。供電電源是直流還是交流電源，或電池供電，電壓

其實，選擇什麼樣的電機應根據具體應用情況而定，各有其特點。見下表即明白。

根據電機的電流，配用大於或等於此電流的驅動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅動器。對於大轉矩電機，儘可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。

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。5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。

直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，架構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

無刷電機體積小，重量輕，出力大，附應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制複雜，容易實現智能化，其電子換相模式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，營運溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用於各種環境。

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，它的功率範圍大，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營運的應用。

1. 電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅動模塊的損壞）；對於直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅動控制單元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，工業現場最好要考慮屏蔽問題（如採用雙絞線）；

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，營運良好後，再逐步連接。

5. 開始營運的半小時內要密切觀察電機的狀態，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發現問題立即停機調整。

7. 步進電機啟動營運時，有時動一下就不動了或原地來回動，營運時有時還會失步，是什麼問題？

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營運，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉或不規則原地反覆動。

2. 上位控制單元來的輸入走步脈波的電流是否夠大（一般要>10mA），以使光耦穩定導通，輸入的頻率是否過高，導致接收不到，如果上位控制單元的輸出電路是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，在啟動程式上是否設定了加速過程，最好從電機規定的啟動頻率內開始加速到設定頻率，哪怕加速時間很短，否則可能就不穩定，甚至處於惰態。

4. 電機未固定好時，有時會出現此狀況，則屬於正常。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。電機必須固定好。

可以的，也比較方便，只是速度問題，用於對附應速度要求不太高的應用。如果要求快速的附應控制參數，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，以實現高速高精度的運動控制。如S加速、多軸插補等。

一般最好不要，特別是大力矩電機，除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為，電機工作時是大電感型負載，會對電源端形成瞬間的高壓。而開關電源的過載性能不好，會保護關斷，且其精密的穩壓性能又不需要，有時可能造成開關電源和驅動器的損壞。可以用常規的環形或R型變壓器變壓的直流電源。

10. 若想用±10V或4~20mA的直流電壓來控制步進電機，可以嗎？

11. 若有一個的伺服電機帶編碼器回饋，可否用只帶測速機口的伺服驅動器控制？

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

不要，最好讓廠家去做，拆開後沒有專業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。

視各廠商產品而定，如遇到設定阻力時停止、返回或保持一定的推力跟進。

16. 可以將國產的驅動器或電機和國外優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後才能配用，否則會大大降低應有的效果，甚至影響長期營運和壽命。最好向供應商咨詢後再決定。

正常來說這不是問題，只要電機在所設定的速度和電流極限值內營運。因為電機速度與電機線電壓成正比，因此選擇某種電源電壓不會引起過速，但可能發生驅動器等故障。此外，必須保證電機符合驅動器的最小電感系數要求，而且還要確保所設定的電流極限值小於或等於電機的額定電流。

事實上，如果你能在你設計的裝置中讓電機跑地比較慢的話 (低於額定電壓)，這是很好的。以較低的電壓 (因此比較低的速度) 營運會使得電刷運轉反彈較少，而且電刷/換向器磨損較小，比較低的電流消耗和比較長的電機壽命。另一方面，如果電機大小的限制和性能的要求需要額外的轉矩及速度，過度驅動電機也是可以的，但會犧牲產品的使用壽命。

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。

開環模式輸入命令電壓控制驅動器的輸出負載率。此模式用於無刷電機驅動器，和有刷電機驅動器的電壓模式相同。電壓模式輸入命令電壓控制驅動器的輸出電壓。此模式用於有刷電機驅動器，和無刷電機驅動器的開環模式相同。

電流模式(力矩模式) 輸入命令電壓控制驅動器的輸出電流（力矩）。驅動器調整負載率以保持命令電流值。如果驅動器可以速度或位置環工作，一般都含有此模式。IR補償模式輸入命令控制電機速度。IR補償模式可用於控制無速度回饋裝置電機的速度。驅動器會調整負載率來補償輸出電流的變動。當命令附應為線性時，在力矩擾動情況下，此模式的精度就比不上閉環速度模式了。

Hall速度模式輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上hall傳感器的頻率來形成速度閉環。由於hall傳感器的低分辨率，此模式一般不用於低速運動應用。編碼器速度模式輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上編碼器脈波的頻率來形成速度閉環。由於編碼器的高分辨率，此模式可用於各種速度的平滑運動控制。

測速機模式輸入命令電壓控制電機速度。此模式利用電機上類比測速機來形成速度閉環。由於直流測速機的電壓為類比連續性，此模式適合很高精度的速度控制。當然，在低速情況下，它也容易受到干擾。

類比位置環模式(ANP 模式) 輸入命令電壓控制電機的轉動位置。這其實是一種在類比裝置中提供位置回饋的變化的速度模式（如可調電位器、變壓器等）。在此模式下，電機速度正比於位置誤差。且具有更快速的附應和更小的穩態誤差。

a. 如果在交流電源和驅動器直流匯流排（如變壓器）之間沒有隔離的話，不要將直流匯流排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害怕。因為交流的公共電壓並不是對大地的，在直流匯流排地和大地之間可能會有很高的電壓。

b. 在多數伺服系統中，所有公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地模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電流。

c. 為了保持命令參考電壓的恆定，要將驅動器的信號地接到控制單元的信號地。它也會接到外部電源的地，這將影響到控制單元和驅動器的工作（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。這個點取決於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。

如果考慮到電機產生的經過減速器的最大連續轉矩，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。

減速器一般用於在有限的空間裡需要較高的轉矩時，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。正齒輪減速器則用於較低的電流消耗，低噪音和高效率低成本應用。

現象可能原因糾正方法，示波器檢查驅動器的電流監控輸出端時，發現它全為噪聲，無法讀出電流監控輸出端沒有與交流電源相隔離（變壓器）可以用直流電壓表檢測觀察電機在一個方向上比另一個方向跑得快無刷電機的相位搞錯檢測或查出正確的相位在不用於測試時，測試/偏差開關打在測試位置將測試/偏差開關打在偏差位置偏差電位器位置不正確重新設定電機失速速度反饋的極性搞錯可以嘗試以下方法︰

1. 如果可能，將位置反饋極性開關打到另一位置。（某些驅動器上可以）

4. 如在HALL速度模式下，將驅動器上的HALL-1和HALL-3對調，再將Motor-A和Motor-B 對調接好。

編碼器速度回饋時，編碼器電源失電檢查連接5V編碼器電源。確保該電源能提供足夠的電流。如使用外部電源，確保該電壓是對驅動器信號地的。

LED燈是綠的,但是電機不動一個或多個方向的電機禁止動作檢查+INHIBIT 和 INHIBIT端口命令信號不是對驅動器信號地的將命令信號地和驅動器信號地相連上電後，驅動器的LED燈不亮供電電壓太低，小於最小電壓值要求檢查並提高供電電壓當電機轉動時， LED燈閃爍 HALL相位錯誤檢查電機相位設定開關(60°/120°)是否正確。多數無刷電機都是120°相差。HALL傳感器故障當電機轉動時檢測Hall A, Hall B, Hall C的電壓。電壓值應該在5VDC和0之間。LED燈始終保持紅色存在故障原因: 過壓、欠壓、短路、過熱、驅動器禁止、HALL無效。

負載率(Duty Cycle)是指電機在每個工作週期內的工作時間/（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倍連續電流短時間營運，從而比額定連續營運時產生更大的力量。

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。

可以。根據客戶的需求，垂直安裝時可以加裝動子滑塊平衡裝置或加裝導軌抱閘剎車。

27. 是否可以將多個無刷電機的動子線圈安裝於同一個磁軌道上？

28. AMS的直線電機是否可以用於特殊環境，如水濺、真空、潔淨室、輻射等環境？

由於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、附應快、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。