步进电机的解释及应用.docx

步进电机构造上大致分为定子和转子两部分转子由转子、转子、永久磁钢等部分组成。而且转子朝轴方向已经磁化，转子 1 为 N 极时，转子则为 S 极。转子的外圈由 50 个小齿构成，转子和转子的小齿于构造上相互错开1/2 齿距定子拥有小齿状的磁极，共有个（两相）或 10 个（五相）或 12 个（三相），皆绕线圈。两相步进电机，定子极上共有 2 个线圈，如右图，A 相和 C 相是同一个线圈，B 相和 D 相是同一线圈，定子的每个极上有和转子外圈齿形相同的小齿结构。两相电机为例，驱动器给定子的绕组按一定的相序通电，转子将按一定的速度旋转。电机整步运行为例，A 相通电时，在其定子极上将生成一个磁极，我们假定为 N 极，将会与转子的 S 极相互吸引，定子和转子的小齿的凸出部分将会正对吸引。机械结构上，当 A 相的定子极和转子小齿凸出部分正对时，B 相所对应的定子极与转子小齿的凸出部分错开 1/4 个齿距，C 相错开 1/2 齿距。给定子 B、C、D 相按时序分别通电，转子将分别和定子极 B、C、D 小齿凸出部分正对，当 D 相通电后，再到 A 相通电，如此循环。A 相通电到下一次 A相通电，定子绕组共经过 4 次电流转换，而转子转动距离为一个齿距，即7.2 度，每一次电流转换，转子转动 1.8 度，所以两相步距角为 1.8 度。绕组通电顺序也可为 AB-BC-CD-DA(整步)或 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA(半步)，当通电顺序为 D-C-B-A 时，马达将反转给每相绕组按一定相序和频率改变电流大小，而不是简单的接通和断开，原来的 1.8将分成 N 次完成，即为微步驱动。如果 10 细分时，马达每次转动角度为 0.18，减小了单步运行的距离，电机将获得更平稳的运行效果。驱动、无论是整步还是细分驱动，输出给电机的电流大小和通电相序的变化都由驱动器控制。、驱动器接收脉冲信号和方向信号，脉冲信号的频率和总量控制电机的速度和行程，方向信号通过高低电平转换旋转方向。转子都是 50 齿，如出现机械丢步都为 7.2的整数倍2 相步进电机定子 8 个磁极，5 相定子 10 个磁极，另外 3 相定子 12 个磁极2 相每个定子磁极上有 6 个凸状小齿，5 相为 4 个凸状小齿2 相每个磁极凸齿多于 5 相，相对于尺寸相同的，2 相力矩大于 5 相。整步驱动时，2 相电机振动大于 5 相，经过细分后，如都为 1000PPR 时，将获得近乎相同的运行效果。步进电机选型两要素：力矩匹配&惯量匹配(1).力矩匹配计算力矩 M=Ma+Mf考虑到计算误差和装配精度，应保证 2 倍安全率必要转矩 MB=2M电机选型时，必要转矩必须在运行曲线以下 (2).惯量匹配a.负载转动惯量不应超过电机转动惯量 10 倍b.惯量比过大时，则起动、停止时的过冲和回冲亦变大，因而会影响起动、稳定时间c.当负载惯量过大时，需减小加载到电机转轴的惯量(3).减小负载&转子惯量比的方法a.改变负载驱动方式：驱动相同负载，滚珠螺杆驱动与同步轮拖动相比，转动惯量会小很多b.在转轴和负载连接时增加减速机构：增加一个 1：3 的减速机构，加载到电机上的转动惯量将会成平方的降低，变为原负载转动惯量的 1/9c.选用减速机型步进电机：使用 1：10 减速步进电机时，能驱动的负载转动惯量将成平方增加，变为原负载惯量的 100 倍，此方法最常用。