步進電機基本結(jié)構(gòu)

步進電機是從電磁鐵這樣簡略的裝l演化過來的一種電磁能f轉(zhuǎn)換元件，因而設(shè)計擇能夠依據(jù)電磁場理論和機械結(jié)構(gòu)的簡繁設(shè)計出各種醒式的步進電機。從步進電機的發(fā)展過程來看也是如此，結(jié)構(gòu)縈多的步進電機在歷吏上相繼呈現(xiàn)。但有的鉆構(gòu)型式由于功率低、噪聲大、加快功能差、制造工藝雜亂等原因，存在的時刻很短就被篩選了。如章動式、棘輪式、滾切式、柔輪式、諧波式等步進電機，現(xiàn)在都很少或許不出產(chǎn)了。

基本結(jié)構(gòu)

步進電機結(jié)構(gòu)和工作原理

1. 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于控制脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)

2. 脈沖數(shù)越多，電機轉(zhuǎn)動的角度越大。

3. 脈沖的頻率越高，電機轉(zhuǎn)速越快，但不能超過最高頻率，否則電機的力矩迅速減小，電機不轉(zhuǎn)。

工業(yè)上廣泛運用的五種步進電機的結(jié)構(gòu)特色、作業(yè)原理作一簡略介紹

(一)反應(yīng)式步進電機

反應(yīng)式步進電動機亦稱磁阻式(VR)步進電機。其定轉(zhuǎn)子截路均由軟磁資料側(cè)成，定子上有多相勵滋繞組，運用磁導(dǎo)的交化發(fā)生轉(zhuǎn)矩，是現(xiàn)在運用最多的一種步進電機。

這種電動機的相效一般為三、四、五、六相。按弱組擺放方式，可分為單段式徑向磁路、多段式徑向成路和多段式軸向田1-4單段徑向磁路反應(yīng)式步進電機。

不管哪一種反應(yīng)式步進電機，它們共同的特色是：

1)氣隙小;為了進步反應(yīng)式步進電機輸出錢矩，氣隙都獲得很小。一般是按工藝答應(yīng)的最小氣陳進行加工，最大靜轉(zhuǎn)矩在ION“m以下的電機，氣隙為0.03--”0.05 mm，

2)步距角小。由于反應(yīng)式步進電動機定、轉(zhuǎn)子是選用，軟磁資料制成的，沒有磁鋼，靠磁阻變化發(fā)生轉(zhuǎn)矩。在機械加工所能答應(yīng)的最小齒距情況下，，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)能夠做得很多。例如電機外徑為130 m。的電機，當(dāng)轉(zhuǎn)子的齒距為1-2m。時，齒數(shù)最多可達250個。因而五相以上的電機，現(xiàn)在最小的步距角能夠做到101左右。

3)勵磁電流較大，繞組線徑粗，電阻小。因而為了進步電機的快速功能，往往希甩電源電壓高一些，這樣就必須在主回路中串入功率較大的限流電阻0并且要求馭動電源功率較大，這樣體系功率低。

4)電機的丙阻尼較小。當(dāng)相數(shù)較少時，單步運轉(zhuǎn)振動時刻可能很長。

(二)永磁式步進電機

永磁式步進電機是轉(zhuǎn)子或定子的某一方具有永水徽鋼的步進電機。另一方是由軟磁資料制成，繞組輪番通電升建立的磁場與永久磁鋼的穩(wěn)定磁場相互作用發(fā)生轉(zhuǎn)矩 勵磁繞組能夠作成兩相或多相，但一般作成兩相操控繞制。

按上述動作原理的要求，每相繞組距離一個脈沖后，電流需求反向。為此驅(qū)動器應(yīng)選用橋式電路，使繞組能夠正反兩個方向通電。為了筒化馭動電源，也能夠選用每極放里兩套繞組的方法，.V動電翻與反應(yīng)式步進電動機相同。每極的訪套繞組的頭尾相反地接到電源。由于兩相正反向通電的繞組變成了四相，增加了用銅量和電動機外形尺寸。

永磁式步進電機的特色是：

1)起動頗率較低。負載起動頻率通常在300H：以下。但電動機的轉(zhuǎn)速不一定比反應(yīng)式步進電動機低，有時反而會

高。

2)操控功率小，馭動器所運用的電壓邀常為單一電壓，如24V斌12V，勵磁燒組電流一般也小于2A，不必或用阻值很小的限流電阻即可。

3)內(nèi)部電磁阻尼較大，單步振動時刻短。

4)斷電時電機具有一定的堅持轉(zhuǎn)矩，故有回憶佬力，可作定位用。

常用的步進電機以混合式步進電機為主，下面介紹的選型以混合式步進電機來說明

圖1是兩相四線引出，兩個繞組單獨引出線;圖2是兩相六線引出，每個繞組多了一個中心抽頭引出;圖3是兩相五相引出，其中兩個繞的抽頭連接在一起引了;圖4是四相八線引出，四個繞組單獨引出線。(注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進機通的是直流電脈沖，這主要是指線路的聯(lián)接和繞組數(shù)的區(qū)別)

其中以兩相四線、兩相五線、兩相六線的最為常見。它們的區(qū)別在于選擇驅(qū)動方式：

兩相四線的步進電機需要選擇雙極性驅(qū)動。

兩相五線的步進電機需要選擇單極性驅(qū)動。

兩相六線的步進電機可以選擇雙極性驅(qū)動或者單極性驅(qū)動。

(按照電流流過繞組的方向是單向還是雙向來區(qū)分驅(qū)動是單極性還是雙極性)?由此可以看出，以兩相六線的步進電機應(yīng)用最為靈活，既可以選擇是單極性驅(qū)動，又可以選擇雙極性驅(qū)動。

由于單極性驅(qū)動方式電源利用率不大，現(xiàn)在應(yīng)用中主要以雙極性驅(qū)動方式為主，其中以恒流斬波方式的驅(qū)動最為廣泛。由于恒流斬波方式的驅(qū)動器是控制電機的相電流，所以選擇步進電機時考慮好電機的工作速度和對應(yīng)的力矩，然后根據(jù)步進電機的額定電流來選擇驅(qū)動器。電機標(biāo)稱的繞組電壓與電機的驅(qū)動電壓沒有直接關(guān)系。驅(qū)動電壓的高低與電機工作速度、輸出力矩有關(guān)系。像信濃的步進電機，42、57(42、57指的步進電機外徑，單位毫米)系列測試電機轉(zhuǎn)速與力矩關(guān)系基本都是用24?VDC的驅(qū)動電壓，實際應(yīng)用中可以用5V～36V，甚至更高的驅(qū)動電壓。提高驅(qū)動電壓，可以相應(yīng)提高電機高速時的輸出力矩，反之亦然。

下圖是電機轉(zhuǎn)矩與速度對應(yīng)的曲線圖

PULL?IN?TORQUE? 指牽入轉(zhuǎn)矩

PULL?OUT?TORQUE?????指輸出轉(zhuǎn)矩

HOLDING??TORQUE?????指保持轉(zhuǎn)矩(額定電流鎖相時的力矩)也是電機標(biāo)稱的力矩。