德國百格拉公司于1973年發明了五相混合式步進電機及其驅動器,1993年又推出了性能更加優越的三相混合式步進電機。我國在80年代以前,一直是反應式步進電機占統治地位,混合式步進電機是80年代后期才開始發展。
步進電機是一種用電脈沖信號進行控制,并將電脈沖信號轉為相應的角位移(或線位移)的一種控制電機。步進電機又稱為脈沖電機。
1.步進電動機的工作原理:
通常電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。
當定子的磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。
所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。
2.步進電動機的機座號:
主要有28、35、39、42、57、86、110等。
3.步進電動機構造

由轉子(轉子鐵芯、永磁體、轉軸、滾珠軸承),定子(繞組、定子鐵芯),前后端蓋等組成。轉子1和轉子2的小齒于構造上互相錯開1/2螺距,因此其機械上就可以實現普通步進電機半步的分辨率。
最典型兩相混合式步進電機的定子有8個大齒,40個小齒,轉子有50個小齒;三相電機的定子有9個大齒,45個小齒,轉子有50個小齒。
4.步進電動機主要參數:
(1)步進電機的相數:是指電機內部的線圈組數,目前常用的有兩相、三相、五相步進電機。
(2)拍數:完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態,用m表示,或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數。
(3)保持轉矩:是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。
(4)步距角:對應一個脈沖信號,電機轉子轉過的角位移。
(5)定位轉矩:電機在不通電狀態下,電機轉子自身的鎖定力矩。
(6)失步:電機運轉時運轉的步數,不等于理論上的步數。
(7)失調角:轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機運轉必存在失調角,由失調角產生的誤差,采用細分驅動是不能解決的。
(8)運行矩頻特性:電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線 。
5.步進電機的特點:
(1)一般步進電機的精度為步距角的3-5%,且不累積。
(2)步進電機外表允許的最高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點。
(3)步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降(U=E+L(di/dt)+I*R)。

(4)空載啟動頻率:
即步進電機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,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。
步進電機的起步速度一般在10~100RPM,伺服電機的起步速度一般在100~300RPM。根據電機大小和負載情況而定,大電機一般對應較低的起步速度。
(5)低頻振動特性:

步進電動機低頻運轉的情況會出現低頻振動現象,低頻振動是步進電機在工作中一個不可避免的問題,但采取適當的措施可以有效減少其不良影響,保證電機的正常運行和長期穩定性。
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