步进电机及其驱动Word格式.docx
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3.步进电动机的工作原理
以单极性电机为例来解释
工作原理
.步进电动机的机座号:
主要有35、39、42、57、86、110等
5.步进电动机构造:
由转子(转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠
轴承),定子(绕组、定子铁芯),前后端盖等组成。
最典型两相
混合式步进电机的定子有8个大齿,40个小齿,转子有50个小齿;
三相电机的定子有9个大齿,45个小齿,转子有50个小齿。
.步进电动机主要参数
1步进电机的相数:
是指电机内部的线圈组数,目前常用的有
两相、三相、五相步进电机。
2拍数:
完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态,用m
表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。
3保持转矩:
是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子
的力矩。
4步距角:
对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移。
5定位转矩:
电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩。
6失步:
电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。
7失调角:
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在
失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。
8运行矩频特性:
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与
频率关系的曲线。
7.步进电机的特点
1一般步进电机的精度为步距角的3-5%,且不累积;
2步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点;
3步进电机的力矩会随转速的升高而下降(U=E+L(di/dt)+I*R)
4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。
步进电机的起步速度一般在10~100RPM,伺服电机的起步速度一般在100~300RPM。
根据电机大小和负载情况而定,大电机一般对应较低的起步速度。
5低频振动特性:
步进电动机以连续的步距状态边移动边重复
运转。
其步距状态的移动会产生1步距响应。
电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,
则共振区向上偏移,反之亦然。
步进电机低速转动时振动和噪声
大是其固有的缺点,克服两相混合式步进电机在低速运转时的振
动和噪声方法:
a.通过改变减速比等机械传动避开共振区;
b.采用带有细分功能的驱动器;
c.换成步距角更小的步进电机;
d.选用电感较大的电机
e.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本高;
f.采用小电流、低电压来驱动。
g.在电机轴上加磁性阻尼器;
6中高频稳定性
电机的固有频率估算值:
式中:
Zr为转子齿数;
Tk为电机负载转矩;
J为转子转动贯量
步进驱动器:
是一种能使步进电机运转的功率放大器,能把控制器
发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移,电机的转速与脉冲频率
成正比,所以控制脉冲频率可以精确调速,控制脉冲数就可以精确
定位。
1.恒流驱动
恒流控制的基本思想是通过控制主
电路中MOSFET的导通时间,即调节
MOSFET触发信号的脉冲宽度,来达
到控制输出驱动电压进而控制电机
绕组电流的目的。
4.微步驱动
微步驱动技术是一种电流波形控制技术。
其基本思想是控制每相绕
组电流的波形,使其阶梯上升或下降,即在0和最大值之间给出多
个稳定的中间状态,定子磁场的旋转过程中也就有了多个稳定的中
间状态,对应于电机转子旋转的步数增多、步距角减小。
采用细分
驱动技术可以大大提高步进电机的步矩分辨率,减小转矩波动,避
免低频共振及降低运行噪声
电机固有步距角
所用驱动器类型及工作状态
电机运行时的真正步距角
0.9°
/1.8°
驱动器工作在半步状态
驱动器工作在5细分状态
0.36°
驱动器工作在10细分状态
0.18°
驱动器工作在20细分状态
0.09°
驱动器工作在40细分状态
0.045°
实用公式:
转速(r/s)=脉冲频率/(电机每转整步数*细分数)
V:
电机转速(R/S);
P:
脉冲频率(Hz);
θe:
电机固有步距角;
m:
细分数(整步为1,半步为2)
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- 关 键 词:
- 步进 电机 及其 驱动