步进电机(百度百科)
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步进电机基本参数步进电机(Stepper Motor)是一种将电脑数字信号转变为机械运动的设备,它以离散的方式旋转,每一次脉冲驱动会引起电机一定的运动。
步进电机具有以下几个基本参数。
1. 步数(Step):步进电机的运动是以步为单位的,一步表示电机转动一定的角度或线性距离。
步数也可以用来描述电机的分辨率,即每转多少步,电机转一圈。
通常情况下,步进电机的步数会在说明书或型号参数中给出。
2. 相数(Phase):步进电机的绕组分为几个相,每相两个线圈。
常见的步进电机相数有两相、三相和五相等,不同相数的步进电机在控制方式上有所不同,包括驱动方式和控制电路。
3.驱动方式:步进电机的驱动方式包括全步驱动和半步驱动。
全步驱动是每个脉冲都使电机转动一个步进角度,半步驱动是在全步的基础上细分每一步,在一个脉冲内实现小角度的运动。
半步驱动可以提高电机的分辨率和运动平滑度。
4. 转矩(Torque):步进电机的转矩是指电机产生的旋转力矩。
转矩大小与电机的结构、驱动方式和电流有关,通常在电机的规格表中有相关的数据。
5. 电流(Current):步进电机电流是指电机所需工作电流。
电机的电流大小与驱动方式、负载情况有关。
一般情况下,为了保证电机正常运行,需要匹配合适的电流驱动器。
6. 驱动电压(Voltage):步进电机的驱动电压是指驱动电机所需的电压。
电机的驱动电压应该与驱动器供电电压相匹配。
7. 最大速度(Maximum Speed):步进电机的最大速度是指电机能够达到的最高旋转速度。
最大速度与电机的结构、驱动方式、驱动电压和电流有关。
除了上述基本参数,还有一些其他的参数也需要考虑,比如电机的精度、响应时间、机械惯性等。
这些参数在具体应用中会根据实际需求进行选择和调整。
总的来说,步进电机的基本参数包括步数、相数、驱动方式、转矩、电流、驱动电压和最大速度等。
这些参数决定了电机的性能和适用范围,需要根据具体应用需求进行选择和配置。
什么是步进电机?步进电机的基本参数、结构及其原理,步进电机的特点特性步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为步距角),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛,也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
步进电机的结构及其原理步进电机是一种同步电机,其结构同其它电机一样,由定子和转子组成,定子为激磁场,其激磁磁场为脉冲式,即磁场以一定频率步进式旋转,转子则随磁场一步一步前进。
步进电机主要有反应式、电磁式、永磁式几种。
下面以反应式步进电机为例,来讨论其工作原理:步进电机由转子和定子两部分组成。
转子和定子均由带齿的硅钢片叠成。
定子上有绕组分为若干相,每相磁极上有极齿。
当某相定子绕组通以直流电压激磁后,便吸引转子,使转子上的齿与该相定子的齿对齐,令转子转动一定的角度,依次向定子绕组轮流激磁,会使。
步进电动机分类、特点及应用步进电机是一种把电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行元件,由专用电源供给电脉冲。
每输入一个脉冲,电动机前进一步,所以又称为脉冲电动机一般性能:位移量与脉冲数成正比;速度与脉冲频率成正比;在负载能力范围内,不因电源电压、负载、环境条件的波动而变化;可以在宽广的范围内通过改变脉冲频率来调速;能够快速起动、反转和制动;在一相绕组长期通电时具有自锁能力步进电动机使用注意事项对于大转动惯量的负载来说,起动和停动频率不宜选择过高。
应考虑在低频下起动再升频到工作频率,停动前应从工作频率下降到适当频率在停动应尽量使工作过程负载匀称,避免由于负载突变而引起动态误差对于有强迫冷却的步进电动机,还要注意在工作过程中冷却装置的正常运行发现步进电动机有失步现象时,应先检查负载是否过大,电源电压是否正常,指令安排是否合理。
然后再检查驱动电源输出是否正常,波形是否正常。
最后再根据确定的原因处理。
在处理过程中,不宜任意更换元件和改变其规格传感器屏蔽静电屏蔽工作原理:在静电场的作用下,导体内部各点的电位是相等的,即在导体内无电力线。
因此,若将金属屏蔽盒接地,则屏蔽盒内的电力线不会传到外部,同时外部的电力线也不会穿透屏蔽盒进入内部。
前者可抑制干扰源,后者可阻截干扰的传输途径,所以静电屏蔽可以抑制电场的干扰设计中应注意的问题:屏蔽定则:一个有效的电场屏蔽壳,应该与包含在其中的任意电路的零参考电位相连接只有满足屏蔽定则的屏蔽体才是有效的选用低电阻的金属材料作屏蔽盒,以铜和铝为宜磁屏蔽工作原理:磁屏蔽的作用是把磁场限制在屏蔽体内。
屏蔽体用强磁材料(通常为钢)制成。
由于导磁系数很高,屏蔽体的磁阻很小,因而干扰源所产生的磁通大部分被限制在强磁屏蔽体内,只有少量的漏磁通进入被屏蔽的空间。
屏蔽体的磁导系数愈大,厚度愈大,屏蔽效果愈好设计中应注意的问题:与电场屏蔽相比,磁屏蔽罩要选择高磁导率的铁磁材料。
再者,它不要求屏蔽体接地。
步进电机资料整理1.步进电机定义步进电机是工业生产过程控制,数字程序控制(数控机床)计算机外部设备,控制仪表等常用的控制部件。
步进电机是一种将电脉冲转化为不连续的机械运动的机电装置。
当施加适当的电脉冲指令时,电机转子的出轴或外转子将会以不连续的步进增量旋转。
电机的旋转与施加的脉冲之间有几个方面的直接关系:首先所加脉冲的顺序直接决定着电机转轴旋转的方向;其次电机转轴旋转的速度取决于所加脉冲的频率,而旋转的角度或者圈数和所加的脉冲数成正比2.步进电机结构分类根据步进电机的原理和结构,基本可以分成下面两大类型:第一类:电磁型步进电机。
这种步进电机是早期的步进电机,它通常只有一个绕阻,并且仅靠电磁作用还不能使电机的转子做步进运行,必须加上相应的机械部件,才能产生步进的效果。
它有螺旋型和棘型两种。
第二类:定子和转子之间仅靠电磁作用就可以产生步进作用的步进电机。
这种电机一般有多相绕组,在定子和转子之间没有机械联系。
这种电机有良好的可靠性及速度性,工业应用上大量用于状态伺服元件、功率伺服元件、位置控制元件等。
在第二类步进电机中,根据转子的结构形式,可以分成永磁性转子电机(PM)或反应式转子电机(VR),它们可以简称为永磁式步进电机或反应式步进电机。
在永磁式步进电机中,它的转子是用永磁钢制成的,也有通过滑环供电的直流激磁绕组制成;无论如何,其转子有软材料制成齿状,转子的齿也称显极,在这种步进电机的转子中没有绕组。
3.步进电机的特点步进电机的优缺点总结如下。
优点:1)电机旋转的角度正比于脉冲数;2)电机停转的时候具有最大的转矩(当绕组激磁时);3)由于每步的精度在3%-5%,而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性;4)优秀的启停和反转响应;5)由于没有电刷,可靠性较高,因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命;6)电机的响应仅由数字输入脉冲确定,因而可以采用开环控制,这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本较低;7)仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转;8)由于速度正比于脉冲频率,因而有比较宽的转速范围。
步进电机求助编辑百科名片步进电机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步进电机件。
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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
目录工作原理1分类永磁式步进电机1反应式步进电机1混合式步进电机变频器对步进电机的节能改造1基本原理反应式步进电机1感应子式步进电机1步进电机的一些基本参数电机固有步距角1步进电机的相数1保持转矩(HOLDING TORQUE)步进电机特点1步进电机小知识什么是步进电机1步进电机分哪几种1什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)1什么是DETENT TORQUE1步进电机精度为多少?是否累积1步进电机的外表温度允许达到多少1为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降1为什么步进电机高于一定速度就无法启动1如何克服两相混合式步进电机的振动和噪声1细分驱动器的细分数是否能代表精度1串联接法和并联接法有什么区别1如何确定步进电机驱动器的直流供电电源1混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE使用1如何调整两相步进电机通电转动方向步进电机的主要特性o步进电机控制例子1步进电机优缺点优点1缺点o1步进电机驱动方法1、单电压功率驱动接口?12、双电压功率驱动接口?13、高低压功率驱动接口?14、斩波恒流功率驱动接口?15、升频升压功率驱动接口?16、集成功率驱动接口?oo步进电机驱动器的特点?o步进电机驱动要求o最新技术发展展开编辑本段工作原理步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器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。
步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
编辑本段分类现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
永磁式步进电机永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;永磁式步进电动机输出力矩大,动态性能好,但步距角大。
反应式步进电机反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。
反应式步进电动机结构简单,生产成本低,步距角小;但动态性能差。
混合式步进电机混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点,它的步距角小,出力大,动态性能好,是目前性能最高的步进电动机。
它有时也称作永磁感应子式步进电动机。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
编辑本段变频器对步进电机的节能改造三相步进电机专用变频器特点:步进电机变频器■低频转矩输出180% ,低频运行特性良好■输出频率最大600Hz,可控制高速电机■全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起动■加速、减速、动转中失速防止等保护功能■电机动态参数自动识别功能,保证系统的稳定性和精确性■高速停机时响应快■丰富灵活的输入、输出接口和控制方式,通用性强■采用SMT 全贴装生产及三防漆处理工艺,产品稳定度高■全系列采用最新西门子IGBT功率器件,确保品质的高质量编辑本段基本原理通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。
该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。
当定子的矢量磁场旋转一个角度。
转子也随着该磁场转一个角度。
每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。
它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。
改变绕组通电的顺序,电机就会反转。
所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
反应式步进电机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)下面是定转子的展开图: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。
感应子式步进电机1、特点:感应子式与传统的反应式相比,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。
感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机。
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,但过分采用减小气隙,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、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。
用百分比表示:误差/步距角*100%。
不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。
2、失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。
称之为失步。
3、失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。
4、最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。
5、最大空载的运行频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。
6、运行矩频特性:电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。
如下图所示:其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。
电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。
如下图所示:其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。