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圖解步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

文章出處:漢德保(HDB MOTOR)電機(jī) 人氣:15725發(fā)表時(shí)間:2022-07-05

圖解步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

    本文對步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造跟工作原理內(nèi)容比較復(fù)雜,我盡可能簡單點(diǎn)講,讓大家都能夠清楚的了解到,從初學(xué)者到技術(shù)者大家都能學(xué)會,不懂的可以資訊漢德保小編。

1、什么是步進(jìn)電機(jī)?
    步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件,簡單來講,是使物體產(chǎn)生相對角位移的設(shè)備,通過控制施加在電機(jī)線圈上的電脈沖順序、頻率和數(shù)量,可以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度和旋轉(zhuǎn)角度的控制。

    通過給步進(jìn)電機(jī)加裝直線運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或齒輪箱裝置,更可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線性運(yùn)動控制要求。也就是我們常見的減速步進(jìn)電機(jī)、絲桿步進(jìn)電機(jī)、剎車步進(jìn)電機(jī)等,通過加裝配置使得步進(jìn)電機(jī)多功能應(yīng)用化。

    步進(jìn)電機(jī)也叫步進(jìn)器,它利用電磁學(xué)原理,將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。步進(jìn)電機(jī)一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘?shù)炔糠謽?gòu)成,是由纏繞在電機(jī)定子齒槽上的線圈驅(qū)動的。通常情況下,一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管,而在電機(jī)中,繞在定子齒槽上的金屬絲則叫做繞組、線圈、或相。這也就是我們常見的二相步進(jìn)電機(jī)、三相步進(jìn)電機(jī)、五相步進(jìn)電機(jī)的由來。下圖是步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造。

步進(jìn)電機(jī)基本構(gòu)造

2、步進(jìn)電機(jī)的工作原理

     步進(jìn)電機(jī)是怎么工作的呢?是由什么來控制的呢?使得步進(jìn)電機(jī)工作的叫驅(qū)動器,業(yè)內(nèi)也叫步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)外來的控制脈沖和方向信號,通過其內(nèi)部的邏輯電路,控制步進(jìn)電機(jī)的繞組以一定的時(shí)序正向或反向通電, 使得電機(jī)正向/反向旋轉(zhuǎn),或者鎖定。
以1.8度兩相步進(jìn)電機(jī)為例:當(dāng)兩相繞組都通電勵(lì)磁時(shí),電機(jī)輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機(jī)保持鎖定的最大力矩為保持力矩。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向,則電機(jī)將順著一個(gè)既定方向旋轉(zhuǎn)一步(1.8度)。同理,如果是另外一項(xiàng)繞組的電流發(fā)生了變向,則電機(jī)將順著與前者相反的方向旋轉(zhuǎn)一步(1.8度)。當(dāng)通過線圈繞組的電流按順序依次變向勵(lì)磁時(shí),則電機(jī)會順著既定的方向?qū)崿F(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)步進(jìn),運(yùn)行精度非常高。對于 1.8度兩相步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需200步。
     兩相步進(jìn)電機(jī)有兩種繞組形式:雙極性和單極性。雙極性電機(jī)每相上只有一個(gè)繞組線圈,電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)電流要在同一線圈內(nèi)依次變向勵(lì)磁,驅(qū)動電路設(shè)計(jì)上需要八個(gè)電子開關(guān)進(jìn)行順序切換。單極性電機(jī)每相上有兩個(gè)極性相反的繞組線圈,電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)只要交替對同一相上的兩個(gè)繞組線圈進(jìn)行通電勵(lì)磁。驅(qū)動電路設(shè) 計(jì)上只需要四個(gè)電子開關(guān)。在雙極性驅(qū)動模式下,因?yàn)槊肯嗟睦@組線圈為100%勵(lì)磁,所以雙極性驅(qū)動模式下電機(jī)的輸出力矩比單極性驅(qū)動模式下提高了約 40%。

2相步進(jìn)電機(jī)

     步進(jìn)電機(jī)的是通過位移轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)功能的,那么步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確,也就是我們說的步距角這個(gè)有哪些標(biāo)準(zhǔn)?下面繼續(xù)分析

3、準(zhǔn)確位置控制
??步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)固定的步距角轉(zhuǎn)動,就像時(shí)鐘內(nèi)的秒針。這個(gè)角度稱為基本步距角。漢德保提供兩種基本步距角來作為標(biāo)準(zhǔn)電機(jī):基本步距角為1.8°兩相步進(jìn)電機(jī)和基本步距角為1.2°的三相步進(jìn)電機(jī)。
??除標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)以外,漢德保也提供其它基本步距角的步進(jìn)電機(jī),分別是0.72°,0.9°,1.5°,3.6°,3.75°。這些電機(jī)并沒有列在此目錄中,具體事宜請聯(lián)系漢德保電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確位置的控制

4、簡單的脈沖控制


     知道了步進(jìn)電機(jī)是通過驅(qū)動器得到脈沖信號來發(fā)射指令工作的,需高精度定位的系統(tǒng)如下所示。控制器發(fā)出的脈沖信號可以準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度和速度。那么我們需要進(jìn)一步了解,什么是脈沖信號?

簡單的脈沖控制

5、什么是脈沖信號?

    脈沖信號是一個(gè)電壓反復(fù)在ON 和OFF 之間改變的電信號。
    每個(gè)ON/OFF周期被記為一個(gè)脈沖。單個(gè)脈沖信號指令使電機(jī)出力軸轉(zhuǎn)動一步。
    對應(yīng)電壓ON和OFF情況下的信號電平被分別稱為“H”和“L”。

什么是脈沖信號

    我們了解到了脈沖信號是什么,也知道了脈沖跟步進(jìn)電機(jī)有者一種合作關(guān)系,要記住兩點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動距離跟脈沖數(shù)成比例,步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟脈沖頻率成比例,下面我們詳細(xì)講解一下這兩個(gè)的比例關(guān)系。


6、轉(zhuǎn)動距離與脈沖數(shù)成比例關(guān)系

    步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動距離正比于施加到驅(qū)動器上的脈沖信號數(shù)(脈沖數(shù))。
    步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(電機(jī)出力軸轉(zhuǎn)動角度)和脈沖數(shù)的關(guān)系如下所示:

轉(zhuǎn)動距離與脈沖數(shù)成比例關(guān)系

7、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成比例關(guān)系

    步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加到驅(qū)動器上的脈沖信號頻率成比例關(guān)系。
    電機(jī)的轉(zhuǎn)速[r/min] 與脈沖頻率[Hz] 的關(guān)系如下(整步模式):

轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成比例關(guān)系

     根據(jù)以上的步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造跟工作原理,我們了解到了步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)怎么運(yùn)動,怎么工作的機(jī)械元件,那么步進(jìn)電機(jī)在應(yīng)用的時(shí)候有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?

8、高力矩、小體積

     步進(jìn)電機(jī)的重要特征之一是高力矩、小體積。因此得應(yīng)用于好多行業(yè),譬如口罩機(jī),核酸檢測機(jī),傳動設(shè)備,激光設(shè)備等等。
     這些特征使得步進(jìn)電機(jī)具有優(yōu)秀的加速和響應(yīng),使得這些電機(jī)非常適合那些需要頻繁啟動和停止的應(yīng)用中。
     漢德保也有帶減速機(jī)型電機(jī)可供選擇,以滿足低速下更高力矩的需求。

總結(jié):以上就是關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的一些基本知識,如果你們有應(yīng)用到,需要購買設(shè)備,或者維修替換的,可以咨詢漢德保小編,18年技術(shù)沉淀,廠家直銷只為給您提供更加信賴的品牌。

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