步進電機基礎原理和應用，全程乾貨！！！無廢話

天天說不禁電機 這玩意到底有什麼樣的特殊性 你知道嗎 我們已經總是會說自動化行業基本上不用不禁了 爲什麼 因爲國產的私服電機的價格已經打下來了 對吧 但是現在我要告訴你這是不對的 在某些行業裏面 不禁電機的應用量遠遠多於私服電機 其實機械設計電機選行非常的簡單 很多新手小夥伴下不了手的原因就是因爲不懂得各種電機的特點和特性 也不知道如何去進行物理學的計算 我這邊私藏的電機選行自學教材 有需要的同學們666試一試 自學機械設計不求人 在家就把這事給辦了 好 我們首先來看一看不禁電機的結構是什麼樣子的 來看一下啊 那這是個不禁電機 然後呢 當我把他的前端蓋隱藏以後呢 其實裏面就是各種各樣的線圈 對吧 然後呢 它的轉子是帶齒的 電子上面也會有齒 所以它的運行原理我待會會好好跟大家講一下 它的原理到底是什麼 你可以發現這個線圈在不斷的變換顏色 切換電流的方向以後 電機就開始走起來了 看到嗎 那就開始走起來了 所以走起來了以後 那麼OK它整理結構其實非常簡單 你也應該來算它屬於無刷電機 因爲它沒有碳刷 對吧 你看等一下我先把這個線圈給它合攏啊 你看到轉子是一塊永磁轉子 對吧 永磁轉子 然後你會發現這一部分的部件全程都不通電 這一部分 然後呢 唯一通電的就是這些線圈 你看到這些線圈 看到沒有 打開 然後呢 敞開 這就是一個不禁電機的基本原理 就是我們說通過這個線圈 線圈電流的切換實現了這個轉子的旋轉 好 那爲什麼說它精度高呢 這裏面就有說法了呀 對吧 我們現在去到另外一個通話 來給你們看一下啊 你看它的原理其實非常非常簡單 就是它通電的時候是相互吸引的 比如說我們現在把目光放在這一部分 好吧 這一部分也就是說當它當前通電的時候 這些磁裏面有一個是能對齊的 其他的是不對齊的 所以靠這個磁的吸附力 對沒錯 互相磁性吸附力硬生生的把它吸在了原地 那麼往前走怎麼辦呢 很簡單啊 來切換一次往前走一個度數 等一下到綠色 紅色到綠色 也就是說它每線圈每切換一次電流的方向就往前走一格 對齊一個 這就是爲什麼說步進電機的結構和幾乎所有電機的結構都不一樣 我們說這種磁通量電機不一樣 好吧 當然你要說把那個什麼超聲波陶瓷電機壓電陶瓷的那個電機拿進來講 那是另外一回事了 那在這種情況下面的話 也就是說線圈每切換一次電流方向對正切到負負切到正這麼講 大家應該能理解 對吧 好 電機的此位置前進一次 對吧 前進一次 所以它的結構非常的獨特 所以其實說白了 我們可以通過什麼通過線圈切換次數來控制電機前進的角度形成對吧 我想讓它走多少度就走多少度 對不對 沒毛病吧 然後也可以然後直接雲輸入了 也可以通過線圈切換次數來控制電機的旋轉角度 不應該叫旋轉速度 在這個雲輸入也不習慣 頻率對頻率 明白嗎 就是我比如說一秒鐘我切換多少次 那它轉的速度對應的也會有變化 所以我們現在來強調它的優點和缺點 優點是什麼 比起來給大家看一下 它的優點 我討厭啊 比起通用電機 對吧 通用電機通電電機什麼意思 通電就轉斷電就停 而步進電機不一樣 步進電機是我想讓它轉多少度 它就會轉多少度 對吧 這是一個小號的步進電機 對不對 所以比起通用電機來講的話 精度更高 當然比起師傅電機來講 這是個師傅電機 比起師傅電機來講的話 它的精度也沒那麼高 對吧 所以我們好好來講一下 那優點首先第一個 有精度 對吧 肯定有精度 精度包有的 對不對 對 脈衝我們切換的這個信號叫脈衝 通過脈衝以及切換次數 切換次數 脈衝頻率控速 控制速度 對吧 然後脈衝這個數量控制精度 所以速度也能控制 精度也能夠控制 所以我們總是說執行電機它是入門級 對吧 這是優點 當然我們接下來可能講缺點 缺點是什麼呢 你們想過一個問題 這玩意兒它控制的精度 因爲它不是全避緩 什麼叫全避緩 我們後面講師傅電機可能會要講 這玩意兒 你有的時候如果跑偏了 它不知道 明白嗎 我說白了 比如說我現在用手 把它打開 比如說現在我如果通電控制在這個位置 我強行用手去轉一轉半圈 那麼它是不知道的 它沒有反饋機構 對吧 當然有時候就說我加一個編碼 現在編碼現在不加的情況下面 它是一個開環控制 所以開環控制也就意味着 沒有防錯 如果出現丟步 因爲它走路是一步一步走的 對吧 一個角度 一步一步走 所以如果出現丟步 那就丟了 找不回來了 對吧 大家做自動化設備搞調數 經常會說丟點了 丟精度了 對吧 大概意思就是這個 而步進電池其實很容易出現這樣的問題的 沒辦法 對吧 當然這一點的話通過加外部的 通過添加外部編碼器 可以挽回 對 沒錯 它是可以挽回的 明白嗎 沒問題 而且這個我們後面還好好的講一下 這個你別說用的還真挺多 知道吧 然後再來一個缺點是什麼呢 你有沒有發現一個問題 那我們現在講優缺點 對吧 那舉評特性 我們下一個時間講舉評特性 這玩意兒 你想啊 這個線權不斷的切換 不斷的切換 我們在高中物理的時候就學過了 能次定律 我在線權裏面反覆的去切換的話 會導致反向電動式 當然如果不太記得這個字點沒關係 我說白了 這玩意反覆切換的話會發熱 對吧 它會消耗相當一部分的電去發這個熱 你要這麼講你就好理解了 對吧 那發熱了以後 也就是我的電能就沒有那麼多用於生產磁場了 那磁場就會變弱 也就是說運行速度快了 之後啊 其實就是線權切換 切換太快 快了之後 那麼對應的輸出力會大幅度下降 對沒錯 大幅度下降 這是沒辦法的事情 這樣嗎 它掉的比誰都快 所以它不太適合高速運行 所以我們總是會說常規的啊 比如說普通的普通的步行電機轉速 我們一般會用到差不多領導 我看一下常規的600轉每分鐘 對吧 但是現在一些新產品型號 你像多馬達呀 雷賽呀 嚴控他們的新產品型號 基本上也能夠用到領導差不多1500轉 對沒錯 步行電機能夠跑1500轉了 如果有誰跟你說步行電機只能跑到600轉 那是老黃曆了 都跟不上時代了 現在步行電機基本上1500了 甚至於東方馬達好一點的產品 2400轉也能跑 問題倒是不是很大 明白了嗎 缺點啊 京都的確說實話啊 京都全面不如步行電機 這是一個沒辦法的事情啊 伺服電機啊 全面不如伺服電機伺服電機貴啊 哥們你一個步行電機幾百塊 你一個伺服電機下滑點的幾千塊 那確實價格差在這兒 對不對 所以馬上它的優點又來了 對吧 比伺服電機便宜 對吧 幾百塊來一個好用 對吧 甚至我說實話 如果精度不高的啊 某些國產 他能給你看到差不多50到200塊錢一個 這個真的 我也用過確實沒太多毛病 當然有個前提 你這個工況對於它運行來講 精度要就不是特別高 那如果精度要高的話 步行電機能不能行呢 能行 那是我們後面來講的這些團圓拓展 那也就是說它大幅度下降的話 我們接下來馬上講一個東西叫舉評特性 舉評特性是什麼意思 兄弟們 舉評特性 你要知道啊 舉評特性指的是 力矩和頻率的關係 而且我們前面講的脈衝的頻率決定它的轉速 其實說白了 就是力矩和轉速之間的關係 對吧 我們總是會說 步行電機沒有功率 你在看步行電機名牌的時候是沒有任何功率的 沒有 那是爲什麼呢 來看一下 這是舉評特性啊 那在這種情況下面 我估計你們用手機看過去看不太行啊 我放大 放大看 你看 那綠色的黃色的 等一下 綠色的和藍色的是兩個步行電機 黃色和紅色是兩個伺服電機 伺服電機由於它不會出現這個轉速高了以後 力矩大幅度下降的情況 所以的話 你會發現它的轉矩在額定轉速之前都是保持一個恆定的值 然後呢 超過3000 像我們常用的伺服電機是3000嘛 對不對 這會大幅度的下降 但是爲什麼 因爲它超頻了 我這麼跟你講 它超頻了 伺服電機超頻的話 肯定是要犧牲力矩的 這個不說 但是步行電機不一樣 它從啓動開始力矩開始往下降 看到了嗎 那啓動就開始往下降 所以很多時候你沒辦法去預估 比如說我300轉的伺服電機 那我能保持多少輸出力矩 這個的不好說 所以步行電機一定要去看它的舉評特性圖 知道吧 比如說我現在用1000轉的步行電機去運行 那麼OK 我接下來看到呢 比如說我們這個型號 那這個型號24 好吧 那往上一拉 往上一拉 我們就會發現在1000轉的前提下面 那麼差不多 等下24HSR HSR 那它大概是個1.2牛米左右的力矩 明白嗎 這個電機在1000轉的時候是1.2牛米 但是如果說你就把轉速拉到2000轉的話 看到沒有 它就已經只有0.7牛米了 0.75吧 好吧 也就是說不同的工況 我們對應查不同的表 你不要想當然 說比如說我帶某個負載 比如說10公斤負載 我上次用這個伺服電 步行電機帶動了 那我下一次我要給它加加速 我也用這麼大 你不去做計算 你很容易就出現丟步的情況 那力氣不夠 明白嗎 這就是舉評特性 而你會發現功率爲什麼沒有功率 大家都知道 轉矩和轉速一般是成反比 功率恆定 對吧 它沒有功率意味着什麼 一般來說恆定的話 是一條筆直的線下去的 知道吧 也就是說轉速越高 轉矩對應的成比例下降 而它這種這樣的暴跌形式是不成比例 也就是說轉速越高 它功率也在往下降 所以它沒有一個穩定的功率 明白嗎 步行電機沒有一個穩定的功率 所以不標註功率了 所以你面試的時候 你跟人家說步行電機 我怎麼去計算它的功率 至少來說電機本身是沒有一個穩定功率的 但是你只要有轉矩有轉速 它就有一個特定的值 明白嗎 功率特定值是有的 但是恆定功率不存在 這就是爲什麼沒有功率的原因 接下來講一下它的精度和佈局角 我先說白在這之前跟大家講一下 不要覺得這玩意便宜精度低 明白嗎 我給大家看一下 在某些行業 在某些這些高精度小產品行業 步行電機使用量超級大 真的超級大 不要覺得我危言聳聽 我給大家看一下半導體行業 最近比較熱門的半導體行業 我們可以看一下 這是一個晶圓的搬運機構 搬運是這邊 像高速固晶機 它就是搬運 然後你可以看到的就是什麼 就是這個部分 等一下 晶圓組件總裝 我們現在給大家看一下 在這個裏面 它有一個擴晶工藝 其實你可以理解爲 它的晶圓是已經切割好的 上面有一層膜 然後把這個膜往四周給它張開 把晶圓和晶圓之間的距離拉大 擴晶組件 它用的是兩項式步進電機 看到沒有 明白嗎 然後整個晶圓模組 它還能夠旋轉調角度 這個電機也是使用的兩項式步進電機 看到沒有 如果你覺得這是一個個例的話 那麼OK了 我現在給它關掉 一般來說 下方會有一個精度很高的頂增模組 把這個晶圓上面的小芯片給它頂起來 好 來 我們現在看一下頂增模組 那你頂增得頂得準呢 如果你頂不準的話 哎 我打開錯了 不好意思 如果你頂不準的話 這很容易就會出現 取料取錯了 對不對 明白嗎 你會發現呢 下面有兩個精密的微調平臺 頂增調節底座 看到沒有 那X軸 那Y軸 看到嗎 X軸Y軸 我們來調節這個頂增的這個方向的座標 以及前後方向的座標 要精準的用裏面的這一個小針 你看 那這裏面有個小針 看到沒有 那一個小針去頂這個非常小的 已經切割好的小芯片 那在這種情況下面的話 精度高不高 高啊 當然高啊 全閉環控制啊 用步進電機啊 兄弟啊 絲桿看到沒有 T型絲桿步進電機 所以其實在各種工況裏面 他不一定明白嗎 爲什麼 就是這個原因 現在基本上很多步進電機精度也都還OK 其實很多機構步進電機精度也還OK 也還OK的 明白嗎 還不錯 是不是還不錯 價格又便宜 對吧 價格又便宜 當然採購成本便宜 但是事實上我之前去尋過價 我們之前接了個半導體的項目 我們去尋過價這東西 說實話 全閉環的這一套其實價格挺高的 只是說步進電機本身不貴 但是整套機構精度 他一上來給你說五個μ 一個μ 0.5個μ的精度 確實精度還是很高的 所以我們不要再說什麼 不要再說步進電機不等於高精度了 明白嗎 那是老黃曆了 明白吧 那精度精度 那它是怎麼實現的呢 我們接下來要講它一個點 叫做佈局角和精度的關係 其實佈局角和精度的關係非常簡單 我們前面不是講過嗎 這種玩意 它一次往前面走一步 對吧 一次往前面走一步 由於尺和尺之間的錯位情況的不一樣 所以就導致它每次往前走一步的特性也不一樣 明白嗎 也不一樣 所以一般來說的話 佈局角就是步進電機前進的最小單位 對吧 沒毛病吧 比如說兩項 這個不是幾項電的項 而是幾組線圈 兩項步進電機 一般來說的話 像這種混合式的一般是1.8度 當然跟結構不同 也有的兩項步進電機 它不是1.8度的 它甚至有1.2度的 這個不好說 常用的是1.8度 那也就意味着它旋轉一圈 需要走到多少步 你算嘛 360度是一圈 除以1.8度的話是200步 看到沒有 200步走一圈 對吧 然後後面還有三項 對吧 還有五項 對吧 其實還有一種東西叫四項 我知道這個東西用的不多 軍工企業 我朋友在軍工企業裏面 他們所有的步進電機全部用的是四項 所以這個東西我直接複製給大家 好吧 打字太麻煩了 我直接複製 好不好 來 我直接複製 你看 佈局角向前走一步所走的角度 其實就是這個意思 明白嗎 200步 240步 400步 500步 就是這麼依次類推下來 所以在這個基礎上面 你會發現不同的型號 對應的精度必然是不同的 這不用想 對吧 那對應的 那五項的肯定貴一點 兩項的肯定便宜一些 明白嗎 肯定是便宜一些 這不用說 所以這就是我們所謂的精度 而絕大部分時候 事實上這裏面還有一個隱藏的特點 兄弟們還有一個隱藏的特點 就是你知道步進電機 我把這個問題留給你們 好不好 步進電機和私服電機 除了成本區別優勢以外 以外 還有什麼特點 優點 什麼優點 優點 兄弟們你們想 你也想 就是大家衆所周知 精度精度 步進電機不如私服電機 轉速轉速不如私服電機 畢竟步進電機跑3000轉是很費勁的 而私服電機跑3000轉輕輕鬆鬆 對吧 然後私服電機呢 我們後面的視頻可能還會講到 它有全閉環控制的優勢 所以這也是它的優點 那難道除了價格便宜以外 和私服電機就一點優勢都沒有了嗎 兄弟們 我們好好討論一下 在視頻的下方 我會來揭露這個答案 好了這節課呢 我們就先講到這兒 那麼我們下個視頻再見