1. 步进电机
· 工作原理:将电脉冲信号转换成角位移。每输入一个脉冲,电机就按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”,如1.8°)。它依靠定子绕组按顺序通电产生的磁场吸引永磁转子来工作。
· 特点:
· 开环控制:通常无需位置反馈,系统简单、成本低。
· 缺点:存在“丢步”风险(当负载转矩超过电机输出转矩时,电机实际转动的步数少于脉冲数,且系统无法自知);低速时可能振动;高速扭矩下降快。
· “细分”驱动技术:
· 这不是一种独立的电机,而是步进电机的一种先进驱动方式。
· 目的:通过驱动器将电机的一个整步电流波形,分割成多个微小的阶梯波形,从而使电机转子可以平滑地停在两个整步之间的位置。
· 主要好处:
1. 提高运行平滑性,显著减小低速振动和噪音。
2. 提高分辨率(例如,将1.8°的步距角通过16细分,实现每步0.1125°的效果)。
· 需要注意:细分主要提升的是平稳性和分辨率,并不能直接大幅提升定位精度或扭矩(实际精度仍受机械结构和丢步限制)。
2. 伺服电机
· 工作原理:一个典型的半闭环控制系统。由伺服电机、编码器(反馈装置)和伺服驱动器组成。驱动器接收来自控制器的位置/速度指令,同时实时读取编码器反馈的实际位置/速度,通过PID等算法不断比较和调整输出给电机的电流(转矩),直至消除误差。
· 特点:
· 闭环控制:永不丢步(过载时会报警保护),精度高,动态响应极快(能迅速达到指令要求)。
· 高性能:在额定转速内能输出恒定转矩,过载能力强。
· 需要调试:参数整定对性能影响大。
3. 直线电机
· 工作原理:可以理解为将旋转伺服电机沿径向剖开并展平。定子变为“初级线圈”(动子),转子变为“次级磁轨”(定子)。通电后,初级线圈直接在磁场中产生直线推力,无需任何旋转到直线的转换机构(如丝杠、齿轮齿条)。
· 特点:
· 直接驱动:无背隙、无磨损、无弹性形变,精度和刚度理论上无限高(实际受反馈和控制限制)。
· 极高动态性能:速度极快(>10m/s),加速度极高(>10G)。
· 高成本:包括昂贵的磁轨和高分辨率直线反馈系统(如光栅尺)。
· 需要解决:强磁吸力(对安装要求高)、散热、防尘等问题。
综上所述:直线电机是最理性控制方式,但价格极其昂贵,市场无法大规模推广,目前只有高端慢丝采用;次选伺服电机,其切割精度还需过硬的机械部分;预算投资不多亦可选口碑好的步进电机厂家;
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