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步进马达基础知识

2013
01-05

09:40:02

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  步进马达可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进马达可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
  
        步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进马达当步进驱动器接收到一个脉冲信号,步进马达就驱动步进马达按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),步进马达的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

  步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
  
       进马达工作原理

  步进马达是行业中人士对“步进电机”的另一种称呼,步进马达是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,马达的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给马达加一个脉冲信号,马达则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进马达只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进马达来控制变的非常的简单。

  步进马达是一种感应马达,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进马达供电,步进马达才能正常工作,驱动器就是为步进马达分时供电的,多相时序控制器

虽然步进马达已被广泛地应用,但步进马达并不能象普通的直流马达,交流马达在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进马达却非易事,它涉及到机械、马达、电子及计算机等许多专业知识。

  步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进马达按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制马达转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
 
  步进马达参数
  
  电机固有步距角:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。
  
  步进马达的相数:是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进马达。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进马达来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。
  
  保持转矩(HOLDINGTORQUE):是指步进马达通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进马达zui重要的参数之一,通常步进马达在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进马达的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进马达zui重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进马达,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进马达。
  
  DETENTTORQUE:是指步进马达没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENTTORQUE在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进马达的转子不是永磁材料,所以它没有DETENTTORQUE。
  
  步进马达的分类

  
  现较常用的步进马达有反应式步进马达(VR)、永磁式步进马达(PM)、混合式步进马达(HB)和单相式步进马达等。其中,永磁式步进马达一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进马达一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进马达的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩;混合式步进马达是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进马达的应用,也是本次细分驱动方案所选用的步进马达。
  
  步进马达分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)。永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进马达的应用。
  
  步进马达温度过高首先会使马达的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此马达外表允许的zui高温度应取决于不同马达磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进马达外表温度在摄氏80-90度*正常。

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