步進電動機的工作原理
步進電動機是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置,是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的,而步進電動機則有定位和運轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài),當(dāng)有脈沖輸入肘步進電動機一步一步地轉(zhuǎn)動,每給它一 ..
德國也是世界上步進電動機生產(chǎn)大國。德國B.L.公司1994年五相混合式步進電動機專利期滿后,推出了新的三相混合式步進電動機系列,為定子6極轉(zhuǎn)子50齒結(jié)構(gòu),配套電流型驅(qū)動器,每轉(zhuǎn)步數(shù)為200、400、1000、2000、4000、10000和20000,它具有通常的二相和五相步進電動機的分辨率,還可以在此基礎(chǔ)上再10細分,分辨率提高10倍,這是一種很好的方案,充分運用了電流型驅(qū)動技術(shù)的功能,讓三相電動機同時具有二相和五相電動機的性能。
與此同時,日本伺服公司也推出了他們的三相混合式步進電動機。該公司阪正文博士研制了三種不同的永磁式三相步進電動機,即HB型(混合式)、RM性(定子和混合式相似,轉(zhuǎn)子則同永磁式環(huán)形磁鐵相似)和爪極PM型。將三相步進電動機同二相步進電動機進行比較后顯示 ⑴在獲得小步距角方面,三相電動機比二相電動機要好。 ⑵三相電動機的兩相勵磁最大保持力矩為√3T1(T1為單相勵磁轉(zhuǎn)矩),而二相電動機為 √2T1,所以三相電動機的合成力矩大。 ⑶三相電動機的轉(zhuǎn)矩波動比二相電動機要小。 ⑷三相電動機連續(xù)2步用于半步的轉(zhuǎn)矩差比二相電動機的要小。 ⑸三相電動機繞組可以星形連接,三個終端驅(qū)動,勵磁電路晶體管6個; 而二相電動機是8個。 ⑹連續(xù)運轉(zhuǎn)時,由于三相步進電動機結(jié)構(gòu)原因,磁通和電流的三次諧波被消除了,所以三相電動機的振動力矩比二相電動機的要小。 結(jié)論是顯而易見的。另外的結(jié)論是HB型電動機更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途;RM型適用于平穩(wěn)運行以及轉(zhuǎn)速大于1000r/min的用途;而PM型成本低,在低轉(zhuǎn)速時的振動和高轉(zhuǎn)速時的大轉(zhuǎn)矩方面,三相PM型電動機比兩相電動機的性能要好。 因此,當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進電動機,而混合式電動機又向以下四個方向發(fā)展: 發(fā)展趨勢之一,是繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動機本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機的不斷小型化,要求與之配套的電動機也必須越來越小,在57、42機座號的電動機應(yīng)用了多年后,現(xiàn)在其機座號向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近還研制出外徑僅10mm的步進電動機。 發(fā)展趨勢之二,是改圓形電動機為方形電動機。由于電動機采用方型結(jié)構(gòu),使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計得比圓形大,因而其力矩體積比將大為提高。同樣機座號的電動機,方形的力矩比圓形的將提高30%~40%。 發(fā)展趨勢之三,對電動機進行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器,減速齒輪等和電動機本體綜合設(shè)計在一起,這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng),因而具有更加優(yōu)越的控制性能。 發(fā)展趨勢之四,向五相和三相電動機方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動機,其振動和噪聲較大,而五相和三相電動機具有優(yōu)勢性。而就這兩種電動機而言,五相電動機的驅(qū)動電路比三相電動機復(fù)雜,因此三相電動機系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機更好一些。 我國的情況有所不同,直到20世紀(jì)80年代,一直是磁阻式步進電動機占統(tǒng)治地位,混合式步進電動機是80年代后期才開始發(fā)展,至今仍然是二種結(jié)構(gòu)類型同時并存。盡管新的混合式步進電動機完全可能替代磁阻式電動機,但磁阻式電動機的整機獲得了長期應(yīng)用,對于它的技術(shù)也較為熟悉,特別是典型的混合式步進電動機的步距角(0.9°/1.8°)與典型的磁阻式電動機的步距角(0.75°/1.5°)不一樣,用戶改變這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不是很容易的,這就使得兩種機型并存的局面難以在較短時間內(nèi)改變。這種現(xiàn)狀對步進電動機的發(fā)展是不利的。 |
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