步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-05-22 13:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的撥碼開關(guān)SWSWSW3位來(lái)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流（有效值）單位安培，各開關(guān)位置對(duì)應(yīng)的輸出電流，不同型號(hào)驅(qū)動(dòng)器所對(duì)應(yīng)的輸出電流值不同。具體見表2。 表2輸出電流 (A)SW1SW2SW3PEAKRMSONONONOFFONONONOFFONOFFOFFONONONOFFOFFONOFFONOFFOFFOFFOFFOFF(4)半流功能半流功能是指無(wú)步進(jìn)脈沖500ms后，驅(qū)動(dòng)器輸出電流自動(dòng)降為額定輸出電流的70%，用來(lái)防止電機(jī)發(fā)熱。 功率接口(1)連接驅(qū)動(dòng)器電源DC+：直流電源正級(jí)，電源電壓直流16～55V。最大電流是5A。DC：直流電源負(fù)級(jí)。(2)A+ A B+ B：連接兩相混合式步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器和兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的連接采用四線制，有高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)距兩種接法。 高轉(zhuǎn)速時(shí)A+：黑色 A：黃色 B+：紅色 B：白色 高轉(zhuǎn)矩時(shí)A+：黑色 A：綠色 B+：紅色 B：藍(lán)色電機(jī)繞組有并聯(lián)和串聯(lián)接法，并聯(lián)接法，高速性能好，但驅(qū)動(dòng)器電流大()，串聯(lián)接法時(shí)驅(qū)動(dòng)器電流等于電機(jī)繞組電流。：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制組件。 在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)， 電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。 這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 單相步進(jìn)電機(jī)有單路電脈沖驅(qū)動(dòng)，輸出功率一般很小，其用途為微小功率驅(qū)動(dòng)。多相步進(jìn)電機(jī)有多相方波脈沖驅(qū)動(dòng)，用途很廣。使用多相步進(jìn) 電機(jī)時(shí)，單路電脈沖信號(hào)可先通過(guò)脈沖分配器轉(zhuǎn)換為多相脈沖信號(hào)，在經(jīng)功率放大后分別送入步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)繞組。每輸入一個(gè)脈沖到脈沖分配器，電機(jī)各相的通電狀態(tài)就發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（稱為步距角）。正常情況下，步進(jìn) 電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。在非超載的情況下， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)按旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)分兩大類：1是圓型旋轉(zhuǎn)電機(jī)如下圖A 2直線型電機(jī)，結(jié)構(gòu)就象一個(gè)圓型旋轉(zhuǎn)電機(jī)被展開一樣，如下圖B步進(jìn)電機(jī)的種類現(xiàn)在，在市場(chǎng)上所出現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)有很多種類，依照性能及使用目的等有各自不同的區(qū)分使用。舉個(gè)例子，各自不同的區(qū)分使用有精密位置決定控制的混合型，或者是低價(jià)格想用簡(jiǎn)易控制系構(gòu)成的PM型，由于電機(jī)的磁氣構(gòu)造分類， 因此就性能上來(lái)說(shuō)就會(huì)有影響，其它的有依步進(jìn) 電機(jī)的外觀形狀來(lái)分類，也有由驅(qū)動(dòng)相數(shù)來(lái)分類，和驅(qū)動(dòng)回路分類等。以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的材料可以分為三大類?！?〉PM型步進(jìn)電機(jī):永久磁鐵型(permanent magnet type)〈2〉VR型步進(jìn)電機(jī):可變磁阻型(variable erluctance type)〈3〉HB型混合型步進(jìn)電機(jī)，復(fù)合型(hybrid type)1，PM型PM型步進(jìn)電機(jī)的原理構(gòu)造如圖1所示，轉(zhuǎn)子是永久磁鐵所構(gòu)成，更進(jìn)一步的往這個(gè)周圍配置了復(fù)數(shù)個(gè)的固定子。，轉(zhuǎn)子磁鐵為N、S一對(duì)，而它的固定子線圈由4個(gè)構(gòu)成，這些因?yàn)楹筒竭M(jìn)角有直接關(guān)系，所以如需要較微細(xì)的步進(jìn)角時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鐵的極數(shù)和發(fā)生驅(qū)動(dòng)力的固定子線圈的數(shù)不能不對(duì)應(yīng)的增加，還有在圖1的構(gòu)造步進(jìn)角為90176。 圖1 PM型步進(jìn)電機(jī)的原理圖(2相單極)而且，PM型的特征是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子是永久磁鐵構(gòu)成的，所以就算在無(wú)激磁(固定子的任何線圈不通電時(shí))也需在一定程度上保持了轉(zhuǎn)矩的發(fā)生，因而，依照利用這種的性質(zhì)效果，可以構(gòu)成省能積形的系統(tǒng)。這種的步進(jìn)電機(jī)，它的步進(jìn)角種類很多，釤鈷系磁鐵的轉(zhuǎn)子是用在45176?；蛘?0176。上，而且這些也可以用氟萊鐵(ferrite)磁鐵作為多極的充磁，176。、176。、15176。、18176。、176。等豐富的種類，176。(轉(zhuǎn)48步進(jìn))是最為普及化的。2， VR型VR型步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造，如圖2所示，轉(zhuǎn)子是利用轉(zhuǎn)子的突極吸引所發(fā)生的轉(zhuǎn)力，因而VR型在無(wú)激磁的時(shí)候，并不發(fā)生保持轉(zhuǎn)矩。 圖2 VR型步進(jìn)電機(jī)的原理圖(2相單極)主要的用途適用在比較大的轉(zhuǎn)矩上的工作機(jī)械，或者特殊使用的小型起動(dòng)機(jī)的上卷機(jī)械上。其它也有用在出力為1W以下的超小型電機(jī)上，總之，VR型的數(shù)量是非常少的，在步進(jìn) 電機(jī)的全部生產(chǎn)量上只有數(shù)%程度而已。還有，步進(jìn)角的種類有15176。、176。、176。，176。步進(jìn)為最普及化。3 ，HB混合型混合型步進(jìn)電機(jī)，是由固定子磁(齒)極以及和它對(duì)向的轉(zhuǎn)子磁極所構(gòu)成的，更近一步的它的轉(zhuǎn)子有這多數(shù)的齒車狀，在這些上是由轉(zhuǎn)軸和在同方向被磁化的永久磁鐵所組合而成，還有在構(gòu)造上比前面的PM型以及VR型更復(fù)雜，基本上是可以考慮由VR型和PM型一體化的構(gòu)造。hybrid type型有混合型的意思存在，這個(gè)剛好是VR型和PM型兩者組合的情況，所以就有如此的稱呼。一般上混合型，因具有高精度、高轉(zhuǎn)矩、微小步進(jìn)角和數(shù)個(gè)優(yōu)異的特征，所以剛開始在OA關(guān)系，其它的分類上也大幅的被使用，特別是在生產(chǎn)量上大半是使用在盤片記憶關(guān)系的磁頭轉(zhuǎn)送上。還有，176。、176。，176。也有，比起其它的電機(jī)而言，具有極細(xì)的步進(jìn)角。圖3為混合型步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造圖，在此，在固定子上側(cè)有8個(gè)激磁線圈部，更近一步的在磁極的先端上有復(fù)數(shù)的小齒(齒車狀突極) ，這些是對(duì)于轉(zhuǎn)子側(cè)的齒車狀磁極，還有步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置。圖3混合型步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造圖(2相單極) 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)那樣在常規(guī)下使用。步進(jìn)電機(jī)必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 圖47 混合式步進(jìn)電機(jī)的定子(a)和轉(zhuǎn)子(b) 在工業(yè)控制中采用如圖47所示的定子磁極上帶有小齒、轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多的結(jié)構(gòu)，其步距角可以做得很小。如圖34兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，和圖48步進(jìn)電機(jī)繞組接線圖，A、B兩相繞組沿徑向分相，沿著定子圓周有8個(gè)凸出的磁極，a、c磁極屬于A相繞組，b、d磁極屬于B相繞組，定子每個(gè)極面上有5個(gè)齒、極身上有控制繞組。轉(zhuǎn)子由環(huán)形磁鋼和兩段鐵芯組成環(huán)形磁鋼和轉(zhuǎn)子中部、軸向充磁，兩段鐵芯分別裝在磁鋼的兩端，使得轉(zhuǎn)子軸向分為兩個(gè)磁極。轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布50個(gè)齒，兩段鐵芯上的小齒相互錯(cuò)開半個(gè)齒距，定、轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬相同。
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