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步進電機的種類和特點

何為步進電機

步進電機的種類和特點 技術信息 第1張

  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“數字性”,對于控制器發過來的每一個脈沖信號,步進電機在其驅動器的推動下運轉一個固定角度(簡稱一步),如下圖所示。如接收到一串脈沖步進電機將連續運轉一段相應距離。同時可通過控制脈沖頻率,直接對電機轉速進行控制。由于步進電機工作原理易學易用,成本低(相對于伺服)、電機和驅動器不易損壞,非常適合于微電腦和單片機控制,因此近年來在各行各業的控制設備中獲得了越來越廣泛的應用。

  步進電機的種類和特點
  步進電機在構造上有三種主要類型:反應式(VariableReluctance,VR)、永磁式(PermanentMagnet,PM)和混合式(HybridStepping,HS)。
  反應式
  定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小,可達1.2°、但動態性能差、效率低、發熱大,可靠性難保證。
  永磁式
  永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成,轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態性能好、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式和永磁式的優點,其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料,轉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、動態性能好,步距角小,但結構復雜、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,配上半步驅動器后,步距角減少為0.9°,配上細分驅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動器以改變精度和效果。
  怎樣選擇步進電機和驅動器
  判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步進電機的主要參數之一。負載大時,需采用大力矩電機。力矩指標大時,電機外形也大。
  判斷電機運轉速度:轉速要求高時,應選相電流較大、電感較小的電機,以增加功率輸入。且在選擇驅動器時采用較高供電電壓。
  選擇電機的安裝規格:如57,86,110等,主要與力矩要求有關。
  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。
  根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。

   步進電機分三種:永磁式(PM),反應式(VR)和混合式(HB)永磁式步進一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為7.5度或15度;反應式步進一般為三相,可實現大轉矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰;混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相:兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。


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