時間:2023-04-19 17:05:13來源:21ic電子網
步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號,轉子就轉動一個角度或前進一步,其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數成正比,轉速與脈沖頻率成正比。因此,步進電動機又稱脈沖電動機。
步進電機從其結構形式上可分為反應式步進電機(VariableReluctance,VR)、永磁式步進電機PermanentMagnet,PM)、混合式步進電機(HybridStepping,HS)、單相步進電機、平面步進電機等多種類型,在我國所采用的步進電機中以反應式步進電機為主。
步進電機的運行性能與控制方式有密切的關系,步進電機控制系統從其控制方式來看,可以分為三類:開環控制系統、閉環控制系統、半閉環控制系統。半閉環控制系統在實際應用中一般歸類于開環或閉環系統中。
反應式:反應式步進電機工作原理比較簡單,轉子上均勻分布著很多小齒,定子齒有三個勵磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。電機的位置和速度由導電次數(脈沖數)和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。市場上一般以二、三、四、五相的反應式步進機居多 。反應式步進電機的特點是,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1.2°、但動態性能差、效率低、發熱大,可靠性難保證。
永磁式:永磁式步進電機,也叫PM步進電機。轉子采用永磁磁鋼。這種步進電機定子采用沖壓方式加工成爪型齒極,轉子采用徑向多極充磁的永磁磁鋼。這種電動機成本低廉。其特點是動態性能好、輸出力矩大,但這種電機精度差,步矩角大(一般為7.5°或15°)。
混合式:混合式步進電機是綜合了永磁式和反應式的優點而設計的步進電機。它又分為兩相、三相和五相,兩相步進角一般為1.8度 ,三相步進角 一 般為 1.2度 ,而五相步進角 一 般為0.72度。
混合式步進電機的轉子本身具有磁性,因此在同樣的定子電流下產生的轉矩要大于反應式步進電機,且其步距角通常也較小,因此,經濟型數控機床一般需用混合式步進電機驅動。但混合轉子的結構較復雜、轉子慣量大,其快速性要低于反應式步進電機。
混合式步進電機的轉子本身具有磁性,因此在同樣的定子電流下產生的轉矩要大于反應式步進電機,且其步距角通常也較小,因此,經濟型數控機床一般需要用混合式步進電機驅動。但混合轉子的結構較復雜、轉子慣量大,其快速性要低于反應式步進電機。
混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優點,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97%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1.8°/步,配上半步驅動器后,步距角減少為0.9°,配上細分驅動器后其步距角可細分達256倍(0.007°/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。轉子位置變化較小,易于實現最佳運行控制;軸向充磁磁路,使用高磁能積的新型永磁材料,有利于電機性能的提高;轉子磁鋼提供勵磁;在整個運行區域沒有明顯的振蕩。
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