步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路, 步進電機(圖)
將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器。
雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機并不能像普通的直流電機,交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。
步進電機作為執(zhí)行元件,是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展,步進電機的需求量與日俱增,在各個國民經濟領域都有應用。
步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講:當步進驅動器***到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(即步進角)??梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。
主要分類編輯步進電機在構造上有三種主要類型: 步進電機(圖)
反應式(Variable Reluctance,VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
反應式:定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小,可達.°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大,可靠性難保證。
永磁式:永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成,轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大,但這種電機精度差,步矩角大(一般為.°或°)。
混合式:混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點,其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料,轉子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好,步距角小,但結構復雜、成本相對較高。
按定子上繞組來分,共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進電機,約占%以上的市場份額,其原因是性價比高,配上細分驅動器后效果良好。該種電機的基本步距角為.°/步,配上半步驅動器后,步距角減少為.°,配上細分驅動器后其步距角可細分達倍(.°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅動器以改變精度和效果。
選擇方法編輯步進電機和驅動器的選擇方法:
判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步 步進電機(圖)
進電機的主要參數之一。負載大時,需采用大力矩電機。力矩指標大時,電機外形也大。
判斷電機運轉速度:轉速要求高時,應選相電流較大、電感較小的電機,以增加功率輸入。且在選擇驅動器時采用較高供電電壓。
選擇電機的安裝規(guī)格:如、、等,主要與力矩要求有關。
確定定位精度和振動方面的要求情況:判斷是否需細分,需多少細分。
根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。
基本原理編輯工作原理
通常電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。
發(fā)熱原理
通常見到的各類電機,內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會產生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說的銅損,如果電流不是標準的直流或正弦波,還會產生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關,這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現出來,從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉速而變化,因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴重。
主要構造編輯