了解用于運動控制的步進電機類型和操作模式
步進電機通常是運動控制系統(tǒng)中極為重要的組件。從廣義上講,步進電動機與傳統(tǒng)的交流感應(yīng)型電動機相似,因為它們既有定子又有轉(zhuǎn)子。但是,相似之處到此為止。步進電動機是直流同步電動機的一種。感應(yīng)電動機的旋轉(zhuǎn)在很大程度上是不可控制的,而步進電動機的旋轉(zhuǎn)卻可以非常精確地控制。步進電機即使在靜止狀態(tài)下也可以產(chǎn)生完整的瞬時扭矩。這對于運動控制應(yīng)用非常有用,在這些應(yīng)用中,精度,可重復(fù)性和功率至關(guān)重要。
步進電動機的類型
步進電機主要有三種類型:
永磁步進機。PM步進電機的轉(zhuǎn)子由永磁體構(gòu)成,永磁體與定子的電磁體相互作用以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)矩。PM步進機通常具有較低的功率要求,并且每單位輸入功率可產(chǎn)生更大的扭矩。
可變磁阻步進器。VR步進轉(zhuǎn)子沒有內(nèi)置永磁體。相反,它們由普通鐵制成,類似于齒輪,在轉(zhuǎn)子的圓周上有突起或“齒”。齒導(dǎo)致VR步進器具有很高的角度分辨率;但是,這種精度通常是以扭矩為代價的。
混合同步步進器。HS步進電機的轉(zhuǎn)子具有PM和VR步進電機的最佳功能。HS電動機的轉(zhuǎn)子具有一個永磁體鐵芯,而圓周則由普通鐵制成并帶有齒。因此,混合同步電動機具有高角度分辨率和高扭矩。
操作模式
步進電機具有三種主要的運行模式。以200齒的轉(zhuǎn)子為基本示例,運行模式為:
全步模式。電動機軸每旋轉(zhuǎn)360°,轉(zhuǎn)子就會經(jīng)過200個不同的步驟,每個步驟精確地為1.8°。在全步運行期間,定子上的兩個相總是通電。這提供了最大的扭矩,但是角度分辨率受到轉(zhuǎn)子上齒數(shù)的限制。
半步模式。電動機軸每旋轉(zhuǎn)360°,轉(zhuǎn)子就會經(jīng)過400個不同的步驟,每個步驟精確地為0.9°。在半步運行過程中,定子上的一相或兩相通電會交替出現(xiàn)。這樣可以提供兩倍的角度分辨率,以提高定位精度,但要以轉(zhuǎn)矩為代價。
微步模式。電動機軸每旋轉(zhuǎn)360°,轉(zhuǎn)子就會經(jīng)過51,200個不同的步驟,每個步驟精確地為0.007°。在微步操作期間,定子上的相可以通電,斷電或部分通電。此模式用于需要高精度定位的應(yīng)用中,盡管扭矩額定值可以降低多達30%。
重要注意事項
在為您的應(yīng)用選擇步進電機時,分析電機的轉(zhuǎn)矩-速度曲線非常重要。該數(shù)據(jù)應(yīng)從制造商處獲得,是給定速度下電動機轉(zhuǎn)矩的圖形表示。電動機的轉(zhuǎn)矩-速度曲線必須與應(yīng)用程序的要求緊密匹配,否則,系統(tǒng)的性能將達不到預(yù)期。了解更多電機專業(yè)知識及技巧,可加入qq群136274082,業(yè)內(nèi)專業(yè)老師傅解答。
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