步进电机特性以及怎样选型？.docx

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1、步进电机特性以及怎样选型？网络导语：随着控制电机重要性的增加，控制电机的使用量也逐年增加。步进电机是一种控制电机，不使用反应回路，就能进展速度控制及定位控制，即所谓的电机开环控制。随着控制重要性的增加，控制电机的使用量也逐年增加。步进电机是一种控制电机，不使用反应回路，就能进展速度控制及定位控制，即所谓的电机开环控制。其应用主要以处理办公业务才能很强的OA机器和FA机器为核心，并广泛应用于医疗器械、计量仪器、汽车、游戏机等。就数目来讲，0A机器方面的应用约占步进电机使用总数的75%。一、步进电机原理步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或者角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角

2、度，带动机械挪动一小段间隔。二、分类电机有各种分类方式，如用电压种类分类时，有AC驱动与DC驱动；用旋转速度与电源频率关系分类时，那么有同步电机和异步电机。如下列图是步进电机在小型电机系列中的位置关系。由上图可知，步进电机属于DC驱动的同步电机，但无法直接用DC或者AC电源来驱动，需要装备驱动器才能使用。所以步进电机的运行需要驱动电路。此点与无刷DC电机一样，无刷DC电机要使用驱动电路，驱动电路将电机定子与DC电源连接在一起工作。三、步进电机特性步进电机的根本特性包括电机静态特性、连续运动特性动态特性、电机启动特性和电机制动特性暂态特性。下面分别作介绍：1、静态转矩特性步进电机的线圈通直流电时

3、，带负载转子的电磁转矩与负载转矩平衡而产生的恢复电磁转矩称为静态转矩或者静止转矩与转子功率角的关系称为角度-静止转矩特性，这就是电机的静态特性。如下列图所示：由于转子为永磁体，产生的气隙磁密为正弦分布，所以理论上静止转矩曲线为正弦波。此角度-静止转矩特性为步进电机产生电磁转矩才能的重要指标，最大转矩越大越好，转矩波形越接近正弦越好。实际上磁极下存在齿槽转矩，使合成转矩发生畸变，如两相电机的齿槽转矩为静止转矩角度周期的4倍谐波，加在正弦的静止转矩上，那么上图所示的转矩为：TL=TMsin(L/M)/2其中TL与TM各表示负载转矩和最大静止转矩或者称把持转矩，相对应的功率角为L和M，此位移角的变化

4、决定了步进电机位置精度。根据上式得到：L=(2M/)arcsin(TL/TM)PM型永磁步进电机和HB混合式步进电机的步距角s在前面的课程中讲过即：s=180/PNr，角度改为机械角度弧度，那么变成下式：s=/(2Nr)上式Nr为转子齿数或者极对数，所以两相电机M=s。2、动态转矩特性动态转矩特性包括驱动脉冲频率-转矩特性和驱动脉冲频率-惯量特性。1脉冲频率-转矩特性脉冲频率-转矩特性是选用步进电机的重要特性。如下列图所示，纵轴为动态转矩dynamictorque，横轴取响应脉冲频率，响应脉冲频率用pps作为单位，即每秒的脉冲数表示。如下图，步进电机的动态转矩产生包括失步转矩pull-out-

5、torque和牵入转矩pull-in-torque两个转矩。前者称为失步或者丧失转矩，后者称为起动或者牵入转矩。牵入转矩范围为从零到最大自起动脉冲频率或者最大自起动频率区域。牵入曲线包围的区域称为自起动区域。电机同步进展正反转起动运行，在牵入与失步区域之间为运转区，电机在此区域内可带相应负载同步连续运行，超出范围的负载转矩将不能连续运行，出现失步现象。步进电机为开环驱动控制，其负载转矩与电磁转矩之间要有裕度，其值应为50%80%。2脉冲频率-惯量特性步进电机在带惯性负载快速起动时，须有足够的起动加速度。因此如负载的惯量增加，那么起动脉冲频率就下降，为此，在选择步进电机时对两者要进展综合考虑。下

6、列图纵轴为最大自起动频率，横轴为负载惯量，曲线表示负载惯量与最大自起动脉冲频率之间的关系。此处以PM型爪极步进电机两相，步距角7.5为例。负载PL下，最大自起动脉冲频率PL与负载惯量Jc的关系如下：式中，JR步进电机转子惯量，Ps为空载的最大自起动频率。3、暂态转矩特性由于步进电机转子惯量作用，即使空载运行一步，也会产生超越角(over-shoot，并在超越角与返回角under-shoot之间往返振荡，经过哀减后静止于所定角度，此为步进电机暂态响应特性。下列图表示步进电机的暂态特性，纵轴取转子挪动角度，横轴为时间。T为上升时间，表示超越角，转子自由静止到设定位置的时间通常到达步距角的士5%误差范围的时间称为稳定时间settingtime稳定时间越短，快速性越好，为了加快机构的运行速度，使稳定时间变短，步进电机的阻尼制动变得很重要。使稳定时间变短的方法有改变摩擦或者改变惯量驱动等，在后面会具体介绍。声明：本文为转载类文章，如涉及版权问题，请及时联络我们删除2737591964，不便之处，敬请谅解！0