步进电机工作原理是什么?

文章来源:步进电机 时间:2019-04-27 18:25:40 浏览:

  今天想必很多朋友在生活中都听说过步进电机,刚听到的时候大家可能都会有点疑惑,什么是步进电机呢?它和我们买的玩具车电动机有什么区别呢?好,带着这些疑惑下面小编就带你认识认识步进电机与我们生活中见到的玩具电动机有什么区别。

  步进电机结构和工作原理:

  1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于控制脉冲信号的频率和脉冲数。

  2.脉冲数越多,电机转动的角度越大。

  3.脉冲的频率越高,电机转速越快,但不能超过最高频率,否则电机的力矩迅速减小,电机不转。

  

步进电机结构图
步进电机结构图

  按力矩产生的原理可分为:

  (1)反应式:转子无绕组,由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行

  (2)激磁式:定、转子均有激磁绕组(或转子用永久磁钢),由电磁力矩实现步进运行

  按输出力矩大小可分为:

  (1)伺服式:输出力矩在百分之几之几至十分之几(N.m)只能驱动较小的负载,要与液压扭矩放大器配用,才能驱动机床工作台等较大的负载

  (2)功率式:输出力矩在5~50 N.m以上,可以直接驱动机床工作台等较大的负载

  按定子数可分为:

  (1)单定子式(2)双定子式(3)三定子式(4)多定子式

  按各相绕组分布可分为;

  (1)径向分布式:电机各相按圆周依次排列

  (2)轴向分布式:电机各相按轴向依次排列

  电动机径向分布

  步进电机工作原理:

  

步进电机工作原理
步进电机工作原理

  当A相绕组通以直流电流时相绕组通以直流电流时,,根据电磁学原理,便会在便会在AA方向上产生一磁场,在磁场电磁力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定子AA磁极上的齿对齐。若A相断电,B相通电,这时新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB磁极齿对对齐,转子沿逆时针转过60°。通常,步进电机绕组的通断电状态每改变一次,其转子转过的角度称为步距角。如果控制线路不停地按如果控制线路不停地按 A →C →B→ …的顺序控制步进电机绕组的通断,步进电机的转子便不停地顺时针转动。若通电顺序改为A →B →C →A …,同理,步进电机反转。

  1、上述介绍的是三相单三拍的工作过程,除此以外还有三相双三拍,三相六拍等工作方式。三相双三拍的得电方式同时两相绕组通电:如AB-BC-CA一AB一... 三相六拍的控制方式是: A→AB→B→BC→C→CA→A→...

  2、电机的转速和相序切换的频率有关,切换得越快,电机转动的越快。电机转动的方向和相序有关。

  3、电机每拍转动的角度,称步距角θ。步距角和电机的结构有关。θ=360°/mzk 其中m为定子绕组的相数。Z为转子得齿数。K为通电方式,m相时m拍时,k=1, m相2m拍时,k=2.

  步进电机

  步进电机的特点:

  

步进电机图
步进电机图

 

  1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。所以步进电机可以作为一种控制用的特种电机,广泛的用于各种开环控制。

  2.步进电机外表允许的最高温度与电机退磁点有关:

  步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

  3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

  当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

  4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

  步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

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