伺服驅(qū)動系統(tǒng)東北大學(xué)(編輯修改稿)
2025-06-03 22:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 或電脈沖馬達 。 其角位移量與電脈沖數(shù)成正比 ， 其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比 ， 通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速 。 如果停電后某些相的繞組仍然保持通電狀態(tài) ， 則還具有自鎖能力 。 步進電機每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù) ， 從理論上說其步距誤差不會累積 。 步進電機的 最大缺點 是容易失步 ， 特別是在大負載和速度較高的情況下 ， 失步更容易發(fā)生 。 但是近年來發(fā)展起來的恒流斬波驅(qū)動 、 PWM驅(qū)動 、 微步驅(qū)動 、 超微步驅(qū)動及其他們的綜合運用 ， 使得步進電機的驅(qū)動能力有很大提高 主要用于數(shù)控機床的開環(huán)伺服系統(tǒng) （ 開環(huán)伺服控制是指機床運動部件的位移沒有檢測反饋裝置 ， 數(shù)控裝置發(fā)出的信號是單向的 。 ） 2022/6/4 17 （ 1） 步進電機的分類 按運動方式分：有旋轉(zhuǎn)式 、 直線運動式 、 平面運動式和滾動運動式 。 按工作原理分： 有反應(yīng)式 （ 磁阻式 ） 、 電磁式 、 永磁式 、 永磁感應(yīng)式（ 混合式 ） 。 按使用場合分：有功率步進電機和控制步進電機 。 按電機結(jié)構(gòu)分：有單段式 （ 徑向式 ） 、 多段式 （ 軸向式 ） 、 印刷繞組式 。 按工作相數(shù)分： 有三相 、 四相 、 五相 、 六相和八相等 。 按使用頻率分：有高頻步進電機和低頻步進電機 。 數(shù)控機床中使用較多的是 反應(yīng)式步進電機 和 永磁感應(yīng)式步進電機 2022/6/4 18 2022/6/4 19 （ 2）步進電機的結(jié)構(gòu)與工作原理 步進電機又稱脈沖電機 ， 每接受一個脈沖信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度 ， 稱為 步距角 。 脈沖數(shù)目：位移大??；脈沖頻率：速度大小；通電順序：方向控制 。 步進電機的結(jié)構(gòu)： （ 單段式三相反應(yīng)式步進電機結(jié)構(gòu) ） ： 工作原理： 電磁吸合 轉(zhuǎn)子： 開槽形成齒 定子： 有磁極 以三相單三拍為例說明工作原理： 第一拍： A相勵磁繞組通電 ， B、 C勵磁繞組斷電 。 A相定子繞組的磁力線為保持磁阻最小 ， 給轉(zhuǎn)子施加力矩 ， 使相鄰轉(zhuǎn)子齒與之對齊 。 第二拍： B相勵磁繞組通電 ， C、 A勵磁繞組斷電 。 第三拍： C相勵磁繞組通電 ， A、 B勵磁繞組斷電 。 如通電順序： A、 B、 C逆時針旋轉(zhuǎn)；如通電順序相反 ， 則順時針旋轉(zhuǎn) 通電順序也可以 AABBBCCCA 2022/6/4 20 2022/6/4 21 2022/6/4 22 同一臺步進電機 ， 因通電方式的不同 ， 運行時的步距角也是不同的 ， 采用單 、 雙拍通電方式時 ， 步距角要比單拍通電方式減小一半 。 實際使用中 ， 單三拍通電方式由于在切換時一相繞組斷電 ，而另一相繞組開始通電容易造成失步 。 此外 ， 由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子 ， 也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩 ， 運行的穩(wěn)定性差 ， 所以很少采用 。 通常將它改成 “ 雙三拍通電方式 ” 。 上述這種簡單結(jié)構(gòu)的反應(yīng)式步進電機的步距角較大，如在數(shù)控機床中應(yīng)用就會影響到加工工件的精度。 實際中采用的是小步距角的步進電機。 2022/6/4 23 步進電機的主要特性 （ 1） 步距角和靜態(tài)步距角 （ 誤差 ） 步距角計算公式： 式中： m— 定子磁極項數(shù) z— 轉(zhuǎn)子齒數(shù) k— 通電方式相鄰兩次通電項數(shù)相同取 k=1；否則 k=2。 當步進電機空載且以單脈沖輸入時 ， 其實際步距角與理論步距角之差稱為 靜態(tài)步距角誤差 ， 它隨步進電機制造精度而變化 。 一般在 10′ 30 ′ 的范圍內(nèi) 。 mzK?360??2022/6/4 24 圖所示為步進電動機的展開圖。其中定子有 6個極，轉(zhuǎn)子有 40個齒。當 A極下的定、轉(zhuǎn)子齒對齊時， B極和 C極下的齒就分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的轉(zhuǎn)子齒距。 反應(yīng)式步進電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) Zr，基本上由步距角的要求所決定。但是為了能實現(xiàn)上述 “ 自動錯位 ” ，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)就必須滿足一定條件，而不能為任意數(shù)值。當定子的相鄰極屬于不同的相時，在某一極下若定子和轉(zhuǎn)子的齒對齊時，則要求在相鄰極下的定子和轉(zhuǎn)子之間應(yīng)錯開轉(zhuǎn)子齒距的 1/m。 2022/6/4 25 （ 2）靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性 當步進電機不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處于不動狀態(tài)，如果在電機軸上外加一個負載轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按一定的方向轉(zhuǎn)過一個角度θ ，此時轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ，角度 θ 稱為 失調(diào)角 。描述靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與 θ 的關(guān)系叫作步進電機的靜態(tài) 矩角特性 。 2022/6/4 26 各項的矩角特性差異不應(yīng)該太大，否則會影響步距精度及引起低頻振蕩。可以通過調(diào)整相電流的方法，使電動機矩角特性大致相同。 兩個齒中心線之間的距離叫 齒距 ，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距，矩角特性就變化一個周期，相當于 2π 電角度。 2022/6/4 27 2022/6/4 28 在定子、轉(zhuǎn)子齒槽對準時，定、轉(zhuǎn)子槽中心線重合 ，失調(diào)角為θ =0176。 ，電磁轉(zhuǎn)矩 T=0。若 轉(zhuǎn)子齒的中心線對準定子槽中心線 ，失調(diào)角 θ= 177。 π ，這時相鄰兩定子齒對這轉(zhuǎn)子齒有同樣的拉力，但方向相反，故電磁轉(zhuǎn)矩 T=0。 在失調(diào)角 θ= 177。 π/2 （即 1
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1