两相步进电机的原理
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2相4线步进电机驱动原理2相4线步进电机是一种常见的步进电机类型,它由两组线圈组成,每组线圈有两根引线。
它具有较高的分辨率和较低的振动噪音,广泛应用于打印机、3D打印机、数控机床等领域。
驱动原理是指如何实现步进电机的精确控制和转动。
1.电路结构:2相4线步进电机的驱动电路通常采用H桥电路。
H桥电路由4个功率晶体管(MOSFET)组成,分为上下两个桥,每个桥由两个晶体管组成。
上桥、下桥分别与步进电机的两个线圈相连。
2.相序控制:步进电机的转动是通过给线圈施加电流来实现的。
相序控制是指按照一定的顺序给线圈施加电流,以使电机按照设定的步进角度转动。
2相4线步进电机的相序控制有两种方式:全步进控制和半步进控制。
全步进控制是指每次给线圈施加一个相位的电流,使得电机转动一个步进角度。
如A相线圈为高电平,B相线圈为低电平,则电机转动一个步进角度。
然后保持两个相位的电平状态不变,电机保持静止。
半步进控制是在全步进控制的基础上,通过改变线圈的电流方向和大小,使电机转动一个半步进角度。
首先给A相线圈施加高电平,电机转动一个步进角度,然后将A相线圈变为低电平,同时给B相线圈施加高电平,电机再转动一个步进角度。
这样,电机将以更小的角度精确转动。
3.驱动方式:步进电机的驱动方式有两种:双极性和单极性。
双极性驱动是指在步进电机的两个线圈中,每个线圈有两个施加电流的方向,即正向和反向。
这种驱动方式可以实现较高的转动力矩。
单极性驱动是指每个线圈只有一个施加电流的方向,另一个方向不施加电流。
这种驱动方式可以简化驱动电路的设计,但转动力矩相对较小。
4.驱动器选择:对于2相4线步进电机,需要选择合适的驱动器。
驱动器是电机与控制信号之间的接口电路,可以根据输入信号控制电机转动。
驱动器通常具有以下功能:-产生恰当的相序控制信号-控制每个线圈的电流-限制电流的峰值和保护电机常见的驱动器有步进电机芯片、步进电机驱动板等。
在选择驱动器时,需要考虑电机的电流和电压要求、控制信号的格式和接口、驱动器的工作温度等因素。
两相步进电机的原理引言:一、两相步进电机的结构和组成二、两相步进电机的工作原理1.绕组激励原理两相步进电机的定子两相绕组A、B通过电流激励产生磁场。
当两相绕组通电时,A相绕组产生的磁场方向与B相绕组产生的磁场方向相反,从而形成了一个磁场的转向。
根据两相绕组的通电情况不同,可以产生四种不同的磁场组合方式:A相通电,B相通电,A相通电,B相断电,A相断电,B相通电,A相断电,B相断电。
这些不同的磁场组合方式使得电机的转子在不同的位置上产生一定的磁场力矩,以实现转动。
2.转子定位原理3.步进驱动原理两相步进电机的控制需要通过步进驱动器来实现。
步进驱动器根据输入信号进行处理,以控制绕组A、B的通电情况,从而控制转动步进电机。
步进驱动器通常是一个控制器和一个功率放大器的组合。
控制器接收指令信号,根据输入的指令信号生成控制信号,通过控制信号来控制功率放大器的开关状态,从而控制步进电机的转动。
4.步进电机的转动方式两相步进电机通常通过全步进和半步进两种方式来转动。
全步进是指每个电机步进信号引起转子移动一个步进角度,占转子一整个周期。
半步进是指每个电机步进信号引起转子移动半个步进角度,占转子一整个周期。
全步进和半步进的选择取决于具体应用的要求。
5.步进电机的特点(1)步进电机的步距可控,可以实现高精度的位置控制。
(2)步进电机的输出力矩与电机电源和控制信号有关,可调节。
(3)步进电机结构简单,成本低,容易实现自动化控制。
(4)步进电机可单独控制每个步进角度,从而实现多个电机同步工作。
结论:两相步进电机通过电磁力的转换和转子定位原理,实现了电机的转动。
电机通过步进驱动器的控制,可以实现不同步距、输出力矩可调节的特性。
因此,两相步进电机广泛应用于自动化控制领域,为各种机械设备和自动化系统提供了有效的转动驱动。
两相步进电机的工作原理工业上电机用三相制,普通的小玩具马达两相也可以。
拿玩具电机来说。
上下是两个磁铁。
中间是线圈。
通了直流电以后,就成了电磁铁。
被上下的磁铁吸引后就产生了偏转。
但是因为中间连接电磁铁的两根线不是直接连接的。
是采用在转轴的位置用一个滑动的接触片。
这样如果电磁铁转过了头,原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了。
所以电磁铁的n极s 极就和以前相反了。
但是电机上下的磁铁是不变的。
所以又可以继续吸引中间的电磁铁。
当电磁铁继续转。
由于惯性又转过头了。
所以电极又相反了。
重复上述过程就转了。
但是他有缺陷。
因为在刚好要变换电极的时候是需要靠惯性的。
所以他不利于自己启动。
功率也达不到很高。
所以就产生了三相的电机。
每隔120度放一个磁铁。
分布在电机一圈。
这样的电机改善了很多。
另外注意。
不一定磁铁非要放外边。
可以放内侧。
而外侧是电磁铁。
常见的发电厂大致都是这个结构的电机。
电机不一定当作机械动力使用。
也可以当小型发电机来用。
比如用一个柴油的机器产生一个持续的扭力矩,连接到电机上。
就可以发电了。
下面是交流的。
如果中间放一个磁铁。
外面放电磁铁来吸引中间的磁铁呢。
还是从两相开始。
假如上边一个电磁铁产生磁力把磁铁n极吸到了上边,然后刚好电磁铁的正负极颠倒了,那么就产生斥力把n极推到下边去。
同样道理下边的也是对中间的磁铁产生吸力和斥力。
但是大家一想就知道了。
两相的交流也存在一个惯性的问题。
就是刚好磁铁和电磁铁直上直下的时候。
所以三相的,明显比两相的有优势。
而且中间的磁铁也不一定非得是一个直上直下临极和s极的磁铁。
可以把三个磁铁s极放中间,n极冲外面。
这样外面的三个电磁铁就轮番的吸引中间的n极磁铁。
如果轴承的滑动摩擦力够小的话。
只要电磁铁变化。
就可以不断的吸引中间的三个n极磁铁产生偏转旋转。
电磁铁变化磁极速度快,中间的轴承旋转就快。
电磁铁变化速度就是频率了。
发电厂的频率是一定的。
所以你可以用变频的机器把电频率变成你需要的。
两相步进电机驱动器工作原理1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示:图2.步进电机工作时序波形图2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理图3 步进电机驱动器系统电路原理图A T89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4~P1.7输出,经74LS14反相后进入9014,经9014放大后控制光电开关,光电隔离后,由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大,驱动步进电机的各相绕组。
使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。
图中L1为步进电机的一相绕组。
A T89C2051选用频率22MHz的晶振,选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
图3中的RL1~RL4为绕组内阻,50Ω电阻是一外接电阻,起限流作用,也是一个改善回路时间常数的元件。
两相步进电机的原理
两相步进电机是一种常见的电动机类型,由两个相位相差90度的电流组成。
它由电机本体、驱动器和控制器组成。
首先,步进电机的电机本体由定子和转子组成。
定子是由一组线圈或绕组组成,而转子则是由磁铁制成。
这些线圈通常被连接成两个相位,也就是两个相位线圈。
其次,驱动器是将控制信号转换为电流的设备。
它接收控制器发送的信号,并根据该信号驱动电机。
驱动器会根据控制信号的频率和电流大小来产生适当的电流,以控制步进电机的旋转速度和方向。
最后,控制器是通过发送脉冲信号来控制电机旋转的设备。
控制器通常根据应用需求生成相应的控制信号,以控制电机旋转的步长、速度和方向。
控制器可以是计算机、单片机或专用的控制电路。
在工作时,控制器会向驱动器发送脉冲信号。
驱动器根据脉冲信号的频率和电流大小生成相应的电流,并通过线圈将电流传递到电机本体。
这些电流会产生磁场作用于转子,引起电机旋转。
通过改变脉冲信号的频率和方向,控制器可以控制步进电机旋转的步长和速度。
例如,增加脉冲信号的频率可以增加电机的转速,而改变脉冲信号的方向可以改变电机的转向。
总而言之,两相步进电机的原理是通过控制器发送脉冲信号,驱动器产生相应的电流,通过线圈作用在电机本体,引起磁场作用于转子,从而实现电机的旋转。
两相步进电机原理
两相步进电机是一种常见的电机类型,它具有简单的结构和精准的步进运动特性,广泛应用于各种自动化设备和精密仪器中。
本文将介绍两相步进电机的原理,包括其工作原理、结构特点和应用领域。
两相步进电机通过交替通电来驱动电机旋转,其原理是利用电磁场的相互作用
产生转矩,从而驱动电机实现步进运动。
两相步进电机的结构包括定子和转子两部分,定子上绕有两组电磁线圈,分别称为A相和B相。
转子上带有磁极,通电时,电流通过A相线圈产生磁场,使得转子磁极受到吸引或排斥,从而实现步进运动。
两相步进电机的工作原理基于磁场的相互作用,当A相线圈通电产生磁场时,转子会受到力矩的作用而转动一定角度,然后A相线圈断电,B相线圈通电,转
子再次转动一定角度。
通过不断交替通电,可以实现电机的连续步进运动。
这种步进运动的特性使得两相步进电机在需要精准位置控制和稳定运动的场合得到广泛应用。
两相步进电机具有结构简单、响应速度快、精度高等特点,因此在各种自动化
设备和精密仪器中得到广泛应用。
例如,在数控机床、印刷设备、纺织机械、医疗设备等领域都可以看到两相步进电机的身影。
由于其精准的步进运动特性,能够满足对位置控制要求较高的场合,因此在工业自动化领域有着重要的应用价值。
总之,两相步进电机是一种结构简单、精准可靠的电机类型,其原理基于电磁
场的相互作用,通过交替通电驱动电机实现步进运动。
在自动化设备和精密仪器中得到广泛应用,发挥着重要的作用。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解两相步进电机的原理和应用。
两相步进电机驱动算法一、概述两相步进电机是一种广泛应用于各种自动化设备中的微特电机,通过控制电机的驱动信号,可以实现电机的正反转、速度和精度的控制。
为了实现精确的控制,需要合理的驱动算法。
二、驱动原理两相步进电机通常采用两种通电方式:正向通电和反向通电。
在正向通电状态下,电机顺时针旋转;在反向通电状态下,电机逆时针旋转。
通过控制电机的通电顺序和脉冲频率,可以实现电机的精确控制。
三、驱动算法1.初始化阶段:在开始驱动两相步进电机之前,需要进行一些初始化设置,包括设定电机的转速、精度等参数。
同时,还需要设置驱动器的参数,如电流、电压等。
2.脉冲分配算法:根据设定的转速和精度,需要计算出每个时刻应该发送的脉冲数量和脉冲频率。
常用的脉冲分配算法有八步法、七步法等,可以根据实际需求选择合适的算法。
3.电流控制算法:两相步进电机的驱动电流直接影响电机的转速和精度,因此需要采用合适的电流控制算法。
常用的电流控制算法有恒流控制、斩波控制等,可以根据电机的性能和实际需求选择合适的算法。
4.微分电流控制:为了实现更好的动态响应和控制精度,可以引入微分电流控制算法。
该算法通过对电流的变化趋势进行微分,提前发送一定量的脉冲,使电机提前达到所需的转速和精度。
5.防抖动处理:在发送脉冲后,需要检测电机是否产生了抖动。
如果产生了抖动,可能是由于脉冲信号的微小波动或机械振动引起的,需要重新计算脉冲数量和频率。
四、注意事项1.避免使用不当的脉冲分配算法和电流控制算法,以免影响电机的性能和精度。
2.在调整驱动参数时,应逐步调整,逐步测试,确保电机在各种工况下都能稳定运行。
3.在使用过程中,应注意电机的维护和保养,定期检查电机的机械部件和电气部件是否正常。
五、总结两相步进电机的驱动算法是实现电机精确控制的关键。
合理的脉冲分配算法和电流控制算法可以提高电机的性能和精度,而微分电流控制和防抖动处理则可以更好地应对动态响应和控制精度的问题。
两相步进电机原理两相步进电机是一种常用的电动机,其工作原理是通过交替激励两相线圈来实现电机转动。
下面将详细介绍两相步进电机的原理。
两相步进电机由两组线圈组成,分别称为A相和B相。
每组线圈都是由多个绕组组成,这些绕组分别沿电机的固定轴线均匀分布。
两相步进电机主要靠磁力原理来工作。
当A相线圈通电时,会在电机中产生一个磁场。
同样地,当B相线圈通电时,也会在电机中产生一个磁场。
这两个磁场的位置是固定的,它们的极性是相同的,即同为南极或者同为北极。
当A相线圈通电时,磁场中的北极会被吸引到电机中的南极,从而产生一个力矩使电机转动。
同样地,当B相线圈通电时,也会产生一个力矩使电机转动。
因此,通过交替通电A相和B相线圈,可以实现电机的连续转动。
两相步进电机的转动方式有两种,分别为全步进和半步进。
全步进是指每次只激励一组线圈,即A相或者B相。
当激励A相线圈时,电机转动一个固定的步进角度(通常为1.8度),然后停止。
再激励B相线圈时,电机再转动一个步进角度,如此循环。
全步进转动方式简单,但是精度相对较低。
半步进是指在每个步进角度中,先激励A相线圈,然后再激励B相线圈,这样可以实现更小的转动角度。
例如,在一个步进角度内,先激励A相使电机转动0.9度,然后再激励B相使电机再转动0.9度。
通过这种方式,可以实现更高的转动精度。
在实际应用中,两相步进电机通过驱动电路来控制线圈的通断,从而实现电机的转动。
常见的驱动电路有双H桥驱动电路和脉冲驱动电路。
双H桥驱动电路可以实现正转、反转和制动等操作,而脉冲驱动电路则通过输入脉冲信号来控制电机的转动步进角度和速度。
总结一下,两相步进电机通过激励A相和B相线圈来产生磁场,从而实现电机的转动。
全步进和半步进是两种常见的转动方式。
它们在自动控制系统、仪器仪表以及机械设备等领域有广泛应用。
这些都是两相步进电机工作原理的基本概念。
两相混合步进电机步进电机是一种电动机,它的特点是能够按照电脉冲信号进行定量控制旋转角度或者转速。
步进电机具有运动平稳、精度高、噪音低等优点,在电子设备领域被广泛应用。
在步进电机中,两相混合步进电机是一种常见的类型。
两相混合步进电机由于其结构简单、制造成本低等特点被广泛使用,尤其在微型化电子设备中得到了广泛应用。
它由步进电机驱动器、步进电机控制器和两相混合步进电机本体等组成。
本文将详细介绍两相混合步进电机的结构、原理、控制方法和应用等。
一、结构两相混合步进电机主要由定子、转子和绕组三个部分组成。
1. 定子两相混合步进电机的定子是由两个磁极和两个齿构成,其中每个齿上都有一个线圈。
定子上线圈的两端经过连接电源后会形成一个有规律的磁场。
当极对应的两个线圈分别接通时,就会形成两个北极和两个南极的交替磁场,从而形成有规律的磁场变化。
2. 转子两相混合步进电机的转子是由两个部分组成:一个是磁极,另一个是齿。
磁极分为南、北两极,随着定子上线圈发生变化而转动。
而齿则是由数个齿齿缝组成。
3. 绕组两相混合步进电机的绕组是由两个线圈组成,每个线圈绕制在定子两个相邻齿上,线圈之间隔一个齿缝。
两个线圈相位差90度左右,当电源连接时,两个线圈将会产生90度的相位差异,从而驱动转子转动。
二、工作原理两相混合步进电机的工作原理是将电信号转换成机械运动。
当控制器向步进电机驱动器发送电脉冲信号后,驱动器的电路就会根据电脉冲信号控制电源的开关,使得电机绕组产生磁场的变化。
这时磁场将会影响到转子的位置,使得转子的角度发生改变。
如此重复,电机就会按照电脉冲信号控制的角度或转速旋转。
三、控制方法1. 开环控制开环控制是指不考虑电机实际位置的控制方法,仅通过发送电脉冲信号的方式控制电机的角度或转速,缺点是容易因为负载或摩擦力而出现角度偏差。
闭环控制是指通过检测电机实际位置来进行控制。
通常采用编码器等设备来检测电机的转动位置及速度信息,将检测结果反馈给控制器进行调整控制。
4线2相步进电机原理
四线两相步进电机是指将两相交叉通电的双绕组步进电机。
其原理如下:
1. 电磁铁:步进电机的转子上有两组电磁铁(A相和B相),每组电磁铁都包含两个线圈。
2. 步进模式:驱动电路按照一定的顺序依次通电两组电磁铁的线圈,使得转子沿着固定的步长转动。
3. 步进角度:每次通电时,电流会在线圈内产生一个磁场,将转子旋转一定的角度,称为步进角度。
每转动一次,转子会转过一定的步进角度。
4. 顺序控制:通过改变电流的通断顺序,可以控制步进电机的旋转方向和转动速度。
5. 缺失步骤:由于每次只通电一个线圈,所以在切换线圈之间会产生某些步骤的缺失,即转子可能会停在某些位置上不动。
6. 精确定位:为了实现精确的定位,通常使用编码器等反馈装置来检测转子的位置,并根据需要进行修正。
总之,四线两相步进电机通过改变不同线圈的通电顺序,以固定的步进角度驱动转子旋转,实现精确定位和控制。
工业上电机用三相制,普通的小玩具马达两相也可以。
拿玩具电机来说。
上下是两个磁铁。
中间是线圈。
通了直流电以后,就成了电磁铁。
被上下的磁铁吸引后就产生了偏转。
但是因为中间连接电磁铁的两根线不是直接连接的。
是采用在转轴的位置用一个滑动的接触片。
这样如果电磁铁转过了头,原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了。
所以电磁铁的n极s极就和以前相反了。
但是电机上下的磁铁是不变的。
所以又可以继续吸引中间的电磁铁。
当电磁铁继续转。
由于惯性又转过头了。
所以电极又相反了。
重复上述过程就转了。
但是他有缺陷。
因为在刚好要变换电极的时候是需要靠惯性的。
所以他不利于自己启动。
功率也达不到很高。
所以就产生了三相的电机。
每隔120度放一个磁铁。
分布在电机一圈。
这样的电机改善了很多。
另外注意。
不一定磁铁非要放外边。
可以放内侧。
而外侧是电磁铁。
常见的发电厂大致都是这个结构的电机。
电机不一定当作机械动力使用。
也可以当小型发电机来用。
比如用一个柴油的机器产生一个持续的扭力矩,连接到电机上。
就可以发电了。
下面是交流的。
如果中间放一个磁铁。
外面放电磁铁来吸引中间的磁铁呢。
还是从两相开始。
假如上边一个电磁铁产生磁力把磁铁n极吸到了上边,然后刚好电磁铁的正负极颠倒了,那么就产生斥力把n极推到下边去。
同样道理下边的也是对中间的磁铁产生吸力和斥力。
但是大家一想就知道了。
两相的交流也存在一个惯性的问题。
就是刚好磁铁和电磁铁直上直下的时候。
所以三相的,明显比两相的有优势。
而且中间的磁铁也不一定非得是一个直上直下的n极和s极的磁铁。
可以把三个磁铁s极放中间,n极冲外面。
这样外面的三个电磁铁就轮番的吸引中间的n极磁铁。
如果轴承的滑动摩擦力够小的话。
只要电磁铁变化。
就可以不断的吸引中间的三个n极磁铁产生偏转旋转。
电磁铁变化磁极速度快,中间的轴承旋转就快。
电磁铁变化速度就是频率了。
发电厂的频率是一定的。
所以你可以用变频的机器把电频率变成你需要的。
就可以控制电机的速度了。
另外电机也不一定是三相的,还可以是四象的。
五相的,六的七的。
但是由于大家做试验做过。
太多相的,电磁互相干扰大,另外大家也知道,每个电磁铁都通电,是很浪费电的。
因为电磁铁是用电线缠绕成的线圈。
但是电线都有电阻。
如果做一个六项的电机,耗电量是3相的电机两倍。
工业上的电刚好是三相制,380v。
所以连接一个三相电机是很适合的。
如果你问我为什么工业上是三相的电。
其实就因为要带动三相电机,才在发电厂的时候把发电装置稍作改动,就可以输出三相电了。
实现机械能和交流电能相互转换的机械。
由于交流电力系统的巨大发展,交流电机已成为最常用的电机。
交流电机与直流电机相比,由于没有换向器(见直流电机的换向),因此结构简单,制造方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。
交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
20世纪80年代初,最大的汽轮发电机已达150万千瓦。
交流电机按其功能通常分为交流发电机、交流电动机和同步调相机几大类。
由于电机工作状态的可逆性(见电机),同一台电机既可作发电机又可作电动机。
把电机分为发电机与电动机并不很确切,只是有些电机主要作发电机运行,有些电机主要作电动机运行。
交流电机按品种分有同步电机、异步电机两大类。
同步电机转子的转速ns与旋转磁场的转速相同,称为同步转速。
ns与所接交流电的频率(f)、电机的磁极对数(P)之间有严格的关系ns=f/P在中国,电源频率为50赫,所以二极电机的同步转速为3000转/分,四极电机的同步转速为1500转/分,余类推。
异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速,异步之名由此而来。
异步电机转子转速与旋转磁场转速之差(称为转差)通常在10%以内。
由此可知,交流电机(不管是同步还是异步)的转速都受电源频率的制约。
因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率,而以往要改变电源频率是比较复杂的。
所以70年代以前,在要求调速的场合,多用直流电机。
随着电力电子技术的发展,交流电动机的变频调速技术已开始得到实用。
交流电机一般采用三相制,因为三相交流电机与单相电机相比,无论在性能指标,原材料利用和价格等方面均有明显的优越性。
同样功率的三相电机比单相电机体积小,重量轻,价格低。
三相电动机有自起动能力。
单相电机没有起动转矩,为解决起动问题,需采取一些特殊的措施(见单相异步电动机)。
单相电机的转矩是脉动的,噪声也比较大,但所需的电源比较简单,特别是在家庭中使用十分方便。
因此小型家用电机和仪用电机多采用单相电机回答者:俺村有拖拉机- 举人五级1-2 20:05步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少,但具有专业技术人员,能够自行开发,研制的厂家却非常少,大部分的厂家只一、二十人,连最基本的设备都没有。
仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。
望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理(一)反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。
下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A''与齿5相对齐,(A''就是A,齿5就是齿1)2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。
如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。
如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A 分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。
如按A,C,B,A……通电,电机就反转。
由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。
而方向由导电顺序决定。
不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。
往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。
甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。
并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
3、力矩:电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度,D为转子直径Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。
力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。
(二)感应子式步进电机1、特点:感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。
因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。
感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。
一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。
(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。
例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=.一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。
2、分类感应子式步进电机以相数可分为:二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。
以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。
3、步进电机的静态指标术语相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。
常用m表示。
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。
θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。
四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。
定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。
此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。
虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。
4、步进电机动态指标及术语:1、步距角精度:步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。