1_1-第1章 执行机构与驱动单元_步进电机
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⼀⽂读懂步进电机(必须收藏)选⽤需要考虑的问题:1、转速2、转矩3、加速响应时间4、性价⽐5、矩频特性6、精度要求7、运⾏性能,处理加速减速问题,丢步问题8、过载保护能⼒9、转速和平稳度的配合问题(低速平稳选步进,⾼速平稳选伺服)步进电机------stepping motor步进电机⼜称脉冲电机,它是⼀种感应电机,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。
什么是步进电机步进电机是⼀种将电脉冲转化为⾓位移的执⾏机构。
其将电脉冲信号转变为⾓位移或线位移,是现代数字程序控制系统中的主要执⾏元件,应⽤极为⼴泛。
步进电机控制系统由步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机三部分组成,步进电机控制器是指挥中⼼,它发出信号脉冲给步进电机驱动器,⽽步进电机驱动器把接收到信号脉冲脉冲转化为电脉冲,驱动步进电机转动,控制器每发出⼀个信号脉冲,步进电机就旋转⼀个⾓度,它的旋转是以固定的⾓度⼀步⼀步运⾏的。
控制器可以通过控制脉冲数量来控制步进电机的旋转⾓度,从⽽准确定位。
通过控制脉冲频率精确控制步进电机的旋转速度。
步进电机的结构及⼯作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。
我们⼀般⽤的步进电机是这样的:他的结构图⼀般是这样的:那么这个AC,BD代表什么呢?步进电机⼜为什么具有以上的那些特点呢?这就要从步进电机的特殊结构说起。
有关步进电动机驱动系统的基本知识1、系统常识:步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。
步进电动机驱动系统的性能,不但取决于步进电动机自身的性能,也取决于步进电动机驱动器的优劣。
对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
2、系统概述:步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号(来自控制器),它就驱动步进电动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。
3、系统控制:步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源(步进电动机驱动器)。
控制器(脉冲信号发生器)可以通过控制脉冲的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。
4、用途:步进电动机是一种控制用的特种电机,作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,随着微电子和计算机技术的发展(步进电动机驱动器性能提高),步进电动机的需求量与日俱增。
步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点,使其广泛应用于各种自动化控制系统,特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类:步进电动机也叫脉冲电机,包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)等。
(1)反应式步进电动机:也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成,定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组,定、转子周边均匀分布小齿和槽,通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相;可实现大转矩输出(消耗功率较大,电流最高可达20A,驱动电压较高);步距角小(最小可做到10‟);断电时无定位转矩;电机内阻尼较小,单步运行(指脉冲频率很低时)震荡时间较长;启动和运行频率较高。
(2)永磁式步进电动机:通常电机转子由永磁材料制成,软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组,定、转子周边没有小齿和槽,通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。