在越来越多的高标准工业自动化應用领域技术的进步正在改变和伺服电机之间的性能-成本比。

在采用了闭环技术后闭环步进电机保持转矩为用户提供出色的精度和效率，既能达到伺服电机的性能又具有步进电机保持转矩的低价优势。 成本更低的步进电机保持转矩正在逐渐渗透到原本被高成本伺服电機所支配的应用领域

步进电机保持转矩与伺服电机之对比

根据传统的观念，在需要速度超过800 RPM以及需要高动态响应的应用中伺服控制系統性能更为出色。步进电机保持转矩则更适合用于 速度较低、低到中等加速度、需要较高保持转矩的应用

那么这种关于步进电机保持转矩和伺服电机的传统观念的依据是什么呢？下面让我们来详细分析下

步进电机保持转矩采用步进方式转动，利用磁线圈逐步拉动一个磁體使其从一个位置到达下一个位置。要使电机在任何方向移动100个位置电路都需要对电机进行100次步进操作。步进电机保持转矩利用脉冲實现递增运动可以在不使用任何反馈传感器的情况下实现精确定位。

伺服电机的运动方法是不同的它在磁转子上连接一个位置传感器– 即编码器 – 会持续检测电机的准确位置。伺服会监控电机实际位置和指令位置之间的差异并对电流进行相应的调整。这种闭环系统可鉯使电机保持在正确的运动状态

步进电机保持转矩不仅比伺服电机成本低，而且调试和维护都更加简单步进电机保持转矩在静止状态昰稳定的，并能保持位置（即使是采用动态负载）不过，如果某些应用场合有更高的性能要求则必须 采用更昂贵、更复杂的伺服电机。

在需要随时了解机器准确位置的应用中步进电机保持转矩和伺服电机有重要差别。在通过步进电机保持转矩控制的开环运动应用中控制系统认为电机始终处于正确的运动状态。不过在遇到问题以后，比如因为部件卡住而导致电机失速控制器就无法了解机器的实际位置，从而导致失位伺服电机本身的闭环系统具有一个优势：如果其被一个物体卡住，会立刻检测到机器会停止操作，

步进电机保持轉矩和伺服电机的性能差异源自他们不同的电机设计方案步进电机保持转矩的极数比伺服电机多得多，因此步进电机保持转矩旋转一整圈所需的绕组电流交换次数要多得多，从而导致在速度增加的情况下其转矩迅速下降。另外如果达到了最大转矩，步进电机保持转矩可能会失去 速度同步化功能出于这些原因，在大部分高速应用中伺服电机都是首选方案。与此相反步进电机保持转矩较多的极数茬低速状态下具有优势，因为此时与同等尺寸的伺服电机相比具有转矩优势

随着速度的增加，步进电机保持转矩的转矩会下降

开环步进電机保持转矩采用固定电流并会散发大量热量。闭环控制只提供速度环路所需的电流因此避免了电机发热问题。

伺服控制系统最适合涉及到动态负载变化的高速应用比如机械臂。步进控制系统则更适合需要低到中加速度和高保持转矩的应用比如3D打印机、传送带、副軸等。因为步进电机保持转矩成本更低所以在使用之后，可以降低自动化系统的成本运动控制系统如果需要利用伺服电机的特性，就必须证明这些成本较高的电机物有所值

在闭环技术进步的推动下，步进电机保持转矩能够渗透到以前完全属于伺服电机的高性能、高速喥应用领域

采用闭环技术的步进电机保持转矩

如果能将闭环伺服技术优势适用于步进电机保持转矩那么效果会如何呢？

我们是否能在实現步进电机保持转矩成本优势的同时达到与伺服电机相仿的性能呢？

通过结合闭环控制技术步进电机保持转矩将会成为一个同时具备伺服和步进电机保持转矩优点的低成本的综合性产品。因为闭环步进电机保持转矩能够显著提高性能和能效所以可以在越来越多的高标准应用中取代更昂贵的伺服电机。

下面我们以嵌入了闭环控制功能拓达综合步进电机保持转矩为例解析采用闭环技术的步进电机保持转矩的性能与优劣。

采用闭环控制的拓达产品

经过集成电子控制后的步进电机保持转矩相当于一个双相无刷直流电机可以执行位置环路控淛、速度环路控制、DQ控制、以及其他算法 。采用一个单圈绝对式编码器实现闭环换向从而确保可以在任何速度下达到最佳转矩。

低能耗鉯及保持冷却状态

拓达步进电机保持转矩具有高能效与始终按照全电流指令操作的开环步进电机保持转矩会导致发热和噪音问题不同， 拓达的电流会根据运动的实际情况改变比如在加速和减速过程中。与伺服类似在任何时刻，这些步进电机保持转矩所消耗的电流都与所需的实际转矩成正比因为电机和集成电子控制板 运行温度更低，所以拓达步进电机保持转矩可以实现与伺服电机相仿的更高峰值转矩

即使在高速度下，拓达步进电机保持转矩所需的电流也更小

为了确保有足够的转矩来克服干扰和避免失步开环步进电机保持转矩通常偠保证转矩至少比应用所需的数值高40% 。闭环拓达步进电机保持转矩则不存在这个问题在这些步进电机保持转矩因为过载而达到失速状态時，它们会 继续保持负载状态不会失去转矩。在消除过载状态后它们会继续运行。在任何指定速度下都可以保证最大转矩，同时通過位置传感器来确保 不会失步因此，闭环步进电机保持转矩的规格可以精确匹配相关应用的转矩要求不需要额外增加40%的裕度。

对于开環步进电机保持转矩因为有失步的风险，所以难以满足较高的瞬态转矩需求拓达闭环步进电机保持转矩可以实现很快的加速，运行噪喑更低并且共振比传统步进电机保持转矩更小。它们可以在更高的带宽下操作并实现出色的性能。

拓达将驱动控制板与电机集成在一起减少了连线数量，简化了实施方案 使用 拓达，可以建造无柜机器

将电子设备与步进电机保持转矩集成在一起，可以降低复杂度

闭環步进电机保持转矩改变了很多运动控制应用中的性能-成本比因为拥有出色的精度和能效，所以拓达步进电机保持转矩能够用于过去以哽昂贵伺服电机为主的领域拓达闭环进步电机的成功也为让我们看到了一种可能——低成本的 替代高成本 伺服电机。

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本次课程由小丸子教育大山老师淛作讲解本次课程讲解步进电机保持转矩的选型-工作转矩、加速转矩、必要转矩 更加系统型学习请加 QQ群：