步进电机科普

发布时间:2019/9/26 11:23:00   人气:3073

      1.步进电机是什么?

  步进电机是将电脉冲转换成角位移的致动器。简言之,当步进驱动器接收到脉冲信号时,它驱动电机以固定的角度,即步进角沿设定方向旋转。通过控制脉冲数,可以控制角位移量,从而实现精确定位。同时,可以通过控制脉冲频率来调节电机的速度和加速度。


  2.步进电机是如何分类的?

  步进电机主要分为永磁型、变磁阻型和混合型。

  永磁步进电机通常是两相的。扭矩和体积相对较小。步距角一般为7.5度或15度。

  变磁阻步进电机一般为三相,可输出大转矩。步距角通常为1.5度,但噪声和振动较大。这种步进电机在20世纪80年代在欧洲、美国等发达地区和国家已被淘汰。

  混合式步进电机综合了永磁型和可变磁阻型的优点。它可分为两相、三相和五相。两相、三相和五相混合式步进电动机的步距角通常分别为1.8度、1.2度和0.72度。在市场上出售的步进电机中,两相型是最广泛使用的。

  3.什么是保持扭矩?

  保持转矩是当步进电机通电但不旋转时定子锁定转子所需的转矩。通常,低速步进电机的转矩接近保持转矩。由于输出转矩随着转速的增加而减小,输出功率也随着转速的增加而变化,保持转矩成为测量步进电机的最重要参数之一。例如,当人们说一台2N·m步进电机时,在没有特别注明的情况下,意味着这个步进电机的保持转矩为2N·m。

  4.制动转矩是什么?

  制动力矩是在未通电步进电机中存在的转矩。由于变磁阻步进电动机的转子不是由永磁材料制成的,所以它没有制动力矩。

  5.步进电机的精度是多少?它是累积的吗?

  步进电机精度为步距角±5%,不累加。

  6.步进电机的允许表面温度是多少?

  步进电机的过温会导致磁性材料退磁,从而导致转矩减小甚至失步。因此,电机表面的最大允许温度应该取决于电机中使用的磁性材料的退磁点。一般来说,磁性材料的退磁点在130℃以上。有些甚至达到200℃以上。因此,步进电机的表面温度在80到90摄氏度之间是完全正常的。

  7.为什么步进电机的转矩随着速度的增加而减小?

  当步进电机旋转时,电机的相绕组的电感将形成反向电动势。频率越高,反电动势越大。在反向电动势的作用下,相电流随着频率或速度的增加而减小,从而导致转矩减小。

  8.为什么步进电机在低速时能正常工作,但在速度高于一定值时不能启动并伴有啸叫呢?

  步进电机有一个技术参数:空载启动频率,它是步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率。如果脉冲频率高于此值,则电动机不能正常起动,可能会发生失步或失速。在负载情况下,起动频率应较低。如果要求电机达到高速旋转,则应该有一个脉冲频率的加速过程,即起动频率较低,但脉冲频率以一定的加速度(从低速到高的速度)上升到所需的高频。

  9.如何消除两相混合式步进电动机低速运行时产生的噪声和振动?

  大噪声和大振动是步进电机低速旋转的固有缺陷。它可以通过以下方式来克服:

  A.如果电机工作在谐振区域,则改变降低比率或采取其他措施避开谐振区域;

  B.采用带细分功能的驱动器。这是最常用和最简单的方法;

  C.用较小的步距角代替两相电机,如三相或五相步进电机;

  D.用交流伺服电机代替两相步进电机可以几乎完全消除噪声和振动,但成本较高;

  E.在马达的固定位置安装减震器,以防止与底板共振。该方法能显著降低噪声,得到了广泛的应用。

  10.细分驱动器的细分数能代表精度吗?

  步进电机细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参阅相关文献)。其主要目的是削弱或消除步进电机的低频振动。提高电机的运行精度仅仅是该技术的附加功能。例如,步进角为1.8°的两相混合式步进电动机。如果细分驱动器的细分数设置为4,则电机的操作分辨率为每脉冲0.45°。但电机精度能否达到或接近0.45°取决于细分电流的控制精度和其他因素。不同厂家的细分驱动器的精度可能相差很大。细分数越大,控制精度越难。

  11.如何确定步进电机驱动的直流电源?

  A.电压的测定

  混合步进电机驱动的电源电压通常在很宽的范围内(通常为12~48伏直流)。根据电机的工作速度和响应进行选择。如果电机快速旋转并快速响应,则电压应该很高。但是请注意,电源电压的纹波不应该超过驱动器的最大输入电压,否则驱动器可能损坏。

  B.电流的测定

  电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电流可以选择为I的1.1倍或1.3倍,如果使用开关电源,电流可以是I的1.5至2.0倍。

  12.如何以简单的方式调节电动双相步进电机的旋转方向?

  这可以通过交换电机和驱动器的A+和(或B+和B-)来完成。

  选型指南

  购买者在选择电机时经常遇到问题。事实上,他们可以从性能参数和尺寸两个方面来选择合适的电机。

  在电机性能方面,客户需要确定以下参数:步进电机需要确定:步距角、相电流、转矩、电阻等;无刷电机或伺服电机需要确定:功率、速度、转矩、驱动方式等。

  对于尺寸的选择,首先考虑外径或边长和机身长度。同时,客户需要考虑端盖的尺寸和法兰、轴的尺寸、对铅的要求等因素。

  一些客户可能对电机的使用有其他要求,如防水、耐高温、使用寿命长等。对电机有特殊要求的客户需要与供应商单独确认这些信息。

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