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【運動控制】步進電機的種類和特點

發(fā)布時間:2011-8-16 18:13    發(fā)布者:f.luo
關(guān)鍵詞: 步進電機
何為步進電機
步進電機是一種專門用于位置和速度精確控制的特種電機。步進電機的最大特點是其“數(shù)字性”,對于控制器發(fā)過來的每一個脈沖信號,步進電機在其驅(qū)動器的推動下運轉(zhuǎn)一個固定角度(簡稱一步),如下圖所示。如接收到一串脈沖步進電機將連續(xù)運轉(zhuǎn)一段相應(yīng)距離。同時可通過控制脈沖頻率,直接對電機轉(zhuǎn)速進行控制。由于步進電機工作原理易學(xué)易用,成本低(相對于伺服)、電機和驅(qū)動器不易損壞,非常適合于微電腦和單片機控制,因此近年來在各行各業(yè)的控制設(shè)備中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

步進電機的種類和特點
步進電機在構(gòu)造上有三種主要類型:反應(yīng)式(
Variable Reluctance,VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。



* 反應(yīng)式
定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小,可達1.2°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大,可靠性難保證。

* 永磁式
永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成,轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大,但這種電機精度差,步矩角大(一般為7.5°或15°)。

* 混合式
混合式步進電機綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點,其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料,轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好,步距角小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。

按定子上繞組來分,共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進電機,約占97%以上的市場份額,其原因是性價比高,配上細分驅(qū)動器后效果良好。該種電機的基本步距角為1.8°/步,配上半步驅(qū)動器后,步距角減少為0.9°,配上細分驅(qū)動器后其步距角可細分達256倍 (0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅(qū)動器以改變精度和效果。

怎樣選擇步進電機和驅(qū)動器

• 判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步進電機的主要參數(shù)之一。負載大時,需采用大力矩電機。力矩指標大時,電機外形也大。
• 判斷電機運轉(zhuǎn)速度:轉(zhuǎn)速要求高時,應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機,以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動器時采用較高供電電壓
• 選擇電機的安裝規(guī)格: 如57,86,110等,主要與力矩要求有關(guān)。
• 確定定位精度和振動方面的要求情況:判斷是否需細分,需多少細分。
• 根據(jù)電機的電流、細分和供電電壓選擇驅(qū)動器。
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