步进电机及驱动器步进电机及驱动器简介

文章来源:步进电机 时间:2019-07-09 08:44:10 浏览:

  步进电机及驱动器步进电机及驱动器简介

  步进电机是一种将数字量脉冲转换为机械轴旋转的无刷同步电动机。 步进电机驱动器的每一转均细分为若干个离散的步(许多情况下为 200 步),执行每一步时都必须向电机发送单独的脉冲。步进电机每次仅能执行一步,并且每一步的大小相同。 由于每个脉冲会使电机旋转一个精确的角度(通常为 1.8°),因此无需反馈机制即可控制电机的位置。 随着数字量脉冲频率的增加,步进运动逐渐变为连续的旋转,其转速直接与脉冲频率成正比。 由于步进电机具有成本低、可靠性高、低速高转矩以及结构简单坚固等特点,因此适用于几乎所有环境,在工业和商业应用中得到广泛的使用。

  步进电机的优点电机的旋转角度与输入脉冲成正比。

  电机在停转时达到满转矩(如果绕组已激磁)。

  由于好的步进电机每步精度在 3% 到 5% 之间,并且每步的误差不会积累到下一步,因此有较好的位置精度和运动重复性。

  

步进电机驱动器
步进电机驱动器

 

  具有极佳的起动/停止/反转响应。

  由于电机中无接触电刷,可靠性极高。 因此,步进电机的使用寿命仅取决于轴承的寿命。

  步进电机对数字量输入脉冲做出响应,因而可实现开环控制,从而使电机结构得到简化并降低了控制成本。

  负载直接耦合到转轴时,可在极低速度下实现同步旋转。

  由于转速正比于输入脉冲的频率,因此可实现较宽的转速范围。

  步进电机的类型步进电机分三种基本类型: 变磁阻式、永磁式和混合式。 本文主要讨论混合式电机,这种电机综合了变磁阻式电机和永磁式电机的最佳特性。 混合式电机由多齿定子磁极和永磁转子组成(请参见图 A)。 标准混合式电机(如 OmegamationTM 提供的型号)有 200 个转子齿,每步的旋转角度为 1.8o。 这种电机在极高的步速下表现出较高的静态和动态转矩,因此广泛适用于各种商业应用,包括计算机磁盘驱动器、打印机/绘图仪以及 CD 播放器。 步进电机还可用于一些工业和科学应用,包括机器人、机床、贴装机、自动切线接线机以及精准流体控制设备。

  步进模式步进电机的“步进模式”包括整步、半步和微步三种。 任何步进电机的步进模式输出类型都取决于驱动器的设计。 Omegamation? 提供带有整步/半步模式可选开关的步进电机驱动器以及分辨率可由开关或软件选择的微步驱动器。

  整步

  标准混合式步进电机的转子齿数为 200,也就是说电机轴旋转一周需要 200 个整步。 200 步除以一圈 360o 等于整步旋转角度 1.8o。 通常,通过双绕组激磁并交替反转电流方向,可实现整步模式。 驱动器的一个数字量脉冲基本等同于一步。

  半步

  半步可以简单地理解为步进电机每旋转一周需要 400 步。 在这种模式中,将交替给两个绕组激磁,因此转子仅旋转一半的距离 (0.9o)。 虽然半步模式的转矩比整步模式要小约 30%,但其实现的运动更为平稳。

  微步

  微步模式是相对较新的一项电机技术,它可以更精细地控制电机绕组的电流,从而在两极间进一步细分出更多的位置。 Omegamation 的步进驱动器可将一个整步 (1.8o) 细分为 256 个微步,使每转的步数达到 51,200 步(0.007o/步)。 微步模式通常用于需要在较宽转速范围内实现精确定位和更平稳运动的应用。 与半步模式类似,微步模式的转矩比整步模式要小约30%。

  线性运动控制步进电机的旋转运动可通过丝杠/蜗轮驱动系统(请参见图 B)转换为直线运动。 丝杠的导程(又称螺距)是螺丝旋转一周经过的直线距离。 如果导程等于每转一英寸并且每转有 200 个整步,则丝杠系统的分辨力为每步 0.005 英寸。 使用微步模式下的步进电机/驱动系统可以实现更为精细的分辨力。

  串联与并联

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