步進電機作為執(zhí)行元件,,是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)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(shù)的發(fā)展,,步進電機的需求量與日俱增,在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu),。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”),,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的,。可以通過控制脈沖個數(shù)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(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的,。步進電機可以作為一種控制用的特種電機,,利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點,廣泛應用于各種開環(huán)控制,。
現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機(VR),、永磁式步進電機(PM)、混合式步進電機(HB)和單相式步進電機等,。
永磁式步進電機一般為兩相,,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進角一般為7.5度或15度,;
反應式步進電機一般為三相,,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進角一般為1.5度,,但噪聲和振動都很大,。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成,定子上有多相勵磁繞組,,利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,。
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相:兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度,。這種步進電機的應用最為廣泛,,也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。
步進電機的一些基本參數(shù):
電機固有步距角:
它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號,,電機所轉(zhuǎn)動的角度,。電機出廠時給出了一個步距角的值,如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°(表示半步工作時為0.9°,、整步工作時為1.8°),,這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’,它不一定是電機實際工作時的真正步距角,,真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān),。
步進電機的相數(shù):
是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù),,目前常用的有二相、三相,、四相,、五相步進電機。電機相數(shù)不同,,其步距角也不同,,一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°,、五相的為0.36°/0.72°,。在沒有細分驅(qū)動器時,用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求,。如果使用細分驅(qū)動器,,則‘相數(shù)’將變得沒有意義,用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù),,就可以改變步距角,。
保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE):
是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩,。它是步進電機最重要的參數(shù)之一,,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,,輸出功率也隨速度的增大而變化,,所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如,,當人們說2N.m的步進電機,,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。
DETENT TORQUE:
是指步進電機沒有通電的情況下,,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩,。DETENT TORQUE在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解,;由于反應式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,,所以它沒有DETENT TORQUE。
步進電機的一些特點:
1.一般步進電機的精度為步進角的3-5%,,且不累積,。
2.步進電機外表允許的最高溫度。
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,,從而導致力矩下降乃至于失步,,因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點,;一般來講,,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,,有的甚至高達攝氏200度以上,所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常,。
3.步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,。
當步進電機轉(zhuǎn)動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢,;頻率越高,,反向電動勢越大。在它的作用下,,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,,從而導致力矩下降。
4.步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),,但若高于一定速度就無法啟動,,并伴有嘯叫聲。
步進電機有一個技術(shù)參數(shù):空載啟動頻率,,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn),。在有負載的情況下,啟動頻率應更低,。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動,,脈沖頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速),。
步進電動機以其顯著的特點,在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途,。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高,,步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應用。