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文章来源:步进电机 时间:2019-06-11 13:57:48 浏览:

  步进电机控制工作原理

  步进电机在今年来在各行业运用非常多常见,今天步进电机厂家带大家了解一下,步进电机是怎么控制的,步进电机的控制是步进电机运用广泛的一个原因,如果步进电机不可控制那么就不会运用那么广泛

  步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制组件。

  在非超载的情况下,电机的转速、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,即给电机加一个脉冲信号, 电机则转过一个步距角。

  

步进电机控制工作原理

 

  这一线性关系的存在,加上步进电机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电机来控制变的非常的简单。

  单相步进电机有单路电脉冲驱动,输出功率一般很。?溆猛疚?⑿」β是?。多相步进电机有多相方波脉冲驱动,用途很广。使用多相步进 电机时,单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号,在经功率放大后分别送入步进电机各项绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器,电机各相的通电状态就发生变化,转子会转过一定的角度(称为步距角)。正常情况下,步进 电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比;连续输入一定频率的脉冲时,电机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。在非超载的情况下, 电机的转速、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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。

  步进电机按旋转结构分两大类:1是圆型旋转电机如下图A 2直线型电机,结构就象一个圆型旋转电机被展开一样,如下图B

  一,步进电机的种

  现在,在市场上所出现的步进电机有很多种类,依照性能及使用目的等有各自不同的区分使用。

  举个例子,各自不同的区分使用有精密位置决定控制的混合型,或者是低价格想用简易控制系构成的PM型,由于电机的磁气构造分类,因此就性能上来说就就可能会有影像,,其它的有依步进 电机的外观形状来分类,也有由驱动相数来分类,和驱动回路分类等。

  以步进电机的转子的材料可以分为三大类。

  〈1〉PM型步进电机:永久磁铁型(permanentmagnet type)

  〈2〉VR型步进电机:可变磁阻型(variableerluctance type)

  〈3〉HB型混合型步进电机,复合型(hybrid type)

  1,PM型

  PM型步进电机的原理构造如图1所示,转子是永久磁铁所构成,更进一步的往这个周围配置了复数个的固定子。

  在图2.2.1上,转子磁铁为N、S一对,而它的固定子线圈由4个构成,这些因为和步进角有直接关系,所以如需要较微细的步进角时,转子磁铁的极数和发生驱动力的固定子线圈的数不能不对应的增加,还有在图1的构造步进角为90°。

  图1 PM型步进电机的原理图(2相单极)

  而且,PM型的特征是因为在转子是永久磁铁构成的,所以就算在无激磁(固定子的任何线圈不通电时)也需在一定程度上保持了转矩的发生,因而,依照利用这种的性质效果,可以构成省能积形的系统。

  这种的步进电机,它的步进角种类很多,钐钴系磁铁的转子是用在45°或者90°上,而且这些也可以用氟莱铁(ferrite)磁铁作为多极的充磁,有3.75°、11.25°、15°、18°、22.5°等丰富的种类,但是从这些数字上看7.5°(转48步进)是最为普及化的。

  2, VR型

  VR型步进电机的构造,如图2所示,转子是利用转子的突极吸引所发生的转力,因而VR型在无激磁的时候,并不发生保持转矩。

  图2 VR型步进电机的原理图(2相单极)

  主要的用途适用在比较大的转矩上的工作机械,或者特殊使用的小型起动机的上卷机械上。其它也有用在出力为1W以下的超小型电机上,总之,VR型的数量是非常少的,在步进 电机的全部生产量上只有数%程度而已。

  还有,步进角的种类有15°、7.5°、也有1.8°,但是在数量上以1.5°步进为最普及化。

  3 ,HB混合型

  混合型步进电机,是由固定子磁(齿)极以及和它对向的转子磁极所构成的,更近一步的它的转子有这多数的齿车状,在这些上是由转轴和在同方向被磁化的永久磁铁所组合而成,还有在构造上比前面的PM型以及VR型更复杂,基本上是可以考虑由VR型和PM型一体化的构造。

  hybrid type型有混合型的意思存在,这个刚好是VR型和PM型两者组合的情况,所以就有如此的称呼。

  一般上混合型,因具有高精度、高转矩、微小步进角和数个优异的特征,所以刚开始在OA关系,其它的分类上也大幅的被使用,特别是在生产量上大半是使用在盘片记忆关系的磁头转送上。

  还有,在步进角上有0.9°、1.8°,其它的3.6°也有,比起其它的电机而言,具有极细的步进角。

  图3为混合型步进电机的构造图,在此,在固定子上侧有8个激磁线圈部,更近一步的在磁极的先端上有复数的小齿(齿车状突极) ,这些是对于转子侧的齿车状磁极,还有步进电机的驱动机械装置。

  二,步进电机的驱动原理

  关于步进电机的驱动机械装置,用简单的构造图简易说明,在图4

  是为了要说明步进电机驱动原理的构造图,在固定架构上有4个电磁铁并列这,它的下方有一个可动磁铁对向这,而且,在磁铁的下侧上装置了引导滚轮作直线状的引导轴,沿这左、右移动的构造。

  如此,在此对步进电动机的动作顺道追加说明,现在,电磁铁L1和可动磁铁Mg之间相互作用产生的磁气吸引力,因而在这里场合,(a)部的位置滑动部产生静止作用,其次是电磁铁L2激磁时,刚才的电磁铁L1 OFF,由于如此可动磁铁就被吸引附在电磁铁L2的位置上,就成为在(b)的位置上,更进一步的在电磁铁L3受激磁时,刚才的电磁铁L2 OFF,由于如此可动磁铁就移动至电磁铁L3的位置为止,就成为在(c)的位置上。

  以下,依照这各动作而反复的操作,可动磁铁就会向箭头方向移动,因而,依照像这种动作顺次的操作下,可以实现出一种致动器(在此为直线运动),还有,在此所使用的电磁铁L1~L4,在任何可动磁铁(Mg)侧上,都以产生N极的电流流通。

  而且,在此所说的构造图并不是只能有4个电磁铁而已,在必要上也可增加它的对应数。

  图4的电机为直线型运动,总之就是属于线性步进电机,因而,就如这样并不能成为转型的情况,如此,为了要成为转型就必须下些功夫,图5为了要使刚才线性型的构造成为旋转型的总结,所以它的驱动原理在本质上和刚才的直线运动型一样。

  三,步进电机的特点

  〈1〉 旋转的角度和输入的脉冲成正比,因此用开回路控制即可达成高精确角度及高精度定位的要求。

  〈2〉 启动、停止、正反转的应答性良好,控制容易。

  〈3〉 每一步级的角度误差。??颐挥欣刍?蟛。

  〈4〉 在可控制的范围内,转 速和脉冲的频率成正比,所以变速范围非常广。

  〈5〉 静止时,步进电机有很高的保持转距(holding torque),可保持在停止的位置,不需使用煞车器即不会自由转动。

  〈6〉 在超低速有很高的转距。

  〈7〉 可靠性高,不需保养,整各系统的价格低廉。

  〈8〉 高速运转时容易失步

  〈9〉 在某一频率容易产生振动或共振现象

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