步進(jìn)電機(jī)型號參數(shù)選擇

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1、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器知識講座主要內(nèi)容一、步進(jìn)電動機(jī)簡介二、驅(qū)動器簡介三、電機(jī)選型計算方法四、計算例題五、雷賽公司步進(jìn)驅(qū)動器的命名方法六、雷賽公司驅(qū)動器產(chǎn)品線介紹七、電機(jī)接線八、評判步進(jìn)系統(tǒng)好壞的依據(jù)九、使用過程中常見問題及原因分析十、步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的常見問題（FAQ)十一、步進(jìn)電動機(jī)與交流伺服電動機(jī)的性能比較十二、驅(qū)動器產(chǎn)品測試對比一、步進(jìn)電動機(jī)簡介步進(jìn)電動機(jī)的歷史步進(jìn)電動機(jī)的定義步進(jìn)電動機(jī)的工作原理步進(jìn)電動機(jī)的機(jī)座號步進(jìn)電動機(jī)構(gòu)造步進(jìn)電動機(jī)主要參數(shù)步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)一、步進(jìn)電動機(jī)簡介步進(jìn)電動機(jī)的歷史：德國百格拉公司于1973年發(fā)明了五相混合式步進(jìn)電

2、機(jī)及其驅(qū)動器；1993年又推出了性能更加優(yōu)越的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。我國在80年代以前，一直是反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)占統(tǒng)治地位，混合式步進(jìn)電機(jī)是80年代后期才開始發(fā)展。步進(jìn)電動機(jī)的定義：是一種專門用于速度和位置精確控制的特種電機(jī)，它旋轉(zhuǎn)是以固定的角度（稱為步距角）一步一步運(yùn)行的，故稱步進(jìn)電機(jī)。3.步進(jìn)電動機(jī)的工作原理以單極性電機(jī)為例來解釋工作原理4.步進(jìn)電動機(jī)的機(jī)座號：主要有35、39、42、57、86、110等5.步進(jìn)電動機(jī)構(gòu)造：由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承），定子（繞組、定子鐵芯），前后端蓋等組成。最典型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的定子有8個大

3、齒，40個小齒，轉(zhuǎn)子有50個小齒；三相電機(jī)的定子有9個大齒，45個小齒，轉(zhuǎn)子有50個小齒。電動機(jī)構(gòu)造圖轉(zhuǎn)軸成平行方向的斷面圖6.步進(jìn)電動機(jī)主要參數(shù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、五相步進(jìn)電機(jī)。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，用m表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)。保持轉(zhuǎn)矩：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩。失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏

4、移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動是不能解決的。運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測試條件下測得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線。7.步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步距角的3-5%，且不累積；步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降（U=E+L(di/dt)+I*R）矩頻特性曲線空載啟動頻率：即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的起步速度一般在10~100RPM，伺服電機(jī)的起步速度一

5、般在100~300RPM。根據(jù)電機(jī)大小和負(fù)載情況而定，大電機(jī)一般對應(yīng)較低的起步速度。低頻振動特性：步進(jìn)電動機(jī)以連續(xù)的步距狀態(tài)邊移動邊重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。其步距狀態(tài)的移動會產(chǎn)生1步距響應(yīng)。1步距響應(yīng)圖電機(jī)驅(qū)動電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然。步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動和噪聲方法：通過改變減速比等機(jī)械傳動避開共振區(qū)；采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器；換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)；選用電感較大的電機(jī)換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本高；采用小電流、低電

6、壓來驅(qū)動。在電機(jī)軸上加磁性阻尼器；中高頻穩(wěn)定性電機(jī)的固有頻率估算值：式中：Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；Tk為電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩；J為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動貫量二、步進(jìn)驅(qū)動器簡介恒流驅(qū)動單極性驅(qū)動雙極性驅(qū)動微步驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)的閉環(huán)伺服控制導(dǎo)通和截止時的電機(jī)繞組電流和電壓的關(guān)系電壓和電流與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系二、步進(jìn)驅(qū)動器簡介步進(jìn)驅(qū)動器：是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以控制脈沖頻率可以精確調(diào)速，控制脈沖數(shù)就可以精確定位。電機(jī)控制原理圖恒流驅(qū)動恒流控制的基本思想是通過控制主電路中MOSFET的導(dǎo)通時間

7、，即調(diào)節(jié)MOSFET觸發(fā)信號的脈沖寬度，來達(dá)到控制輸出驅(qū)動電壓進(jìn)而控制電機(jī)繞組電流的目的。H橋恒頻斬波恒相流驅(qū)動電路原理框圖電流PWM細(xì)分驅(qū)動電路示意圖單極性驅(qū)動單極性驅(qū)動原理圖雙極性驅(qū)動雙極性驅(qū)動原理圖微步驅(qū)動微步驅(qū)動技術(shù)是一種電流波形控制技術(shù)。其基本思想是控制每相繞組電流的波形，使其階梯上升或下降，即在0和最大值之間給出多個穩(wěn)定的中間狀態(tài)，定子磁場的旋轉(zhuǎn)過程中也就有了多個穩(wěn)定的中間狀態(tài)，對應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的步數(shù)增多、步距角減小。采用細(xì)分驅(qū)動技術(shù)可以大大提高步進(jìn)電機(jī)的步矩分辨率，減小轉(zhuǎn)矩波動，避免低頻共振及降低運(yùn)行噪聲步進(jìn)電動機(jī)微步驅(qū)動電路

8、基本結(jié)構(gòu)框圖步距角：控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。V：電機(jī)轉(zhuǎn)速（R/S）；P：脈沖頻率（Hz）；θe：電機(jī)固有步距角；實(shí)用公式：轉(zhuǎn)速(r/s）=脈