步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)

《步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、7.3.1認(rèn)知步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器1、步進(jìn)電動機(jī)簡介步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移的一種特殊執(zhí)行電動機(jī)。每輸入一個電脈沖信號，電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，它的運(yùn)動形式是步進(jìn)式的，所以稱為步進(jìn)電動機(jī)。（1）步進(jìn)電動機(jī)的工作原理下面以一臺最簡單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)為例，簡介步進(jìn)電機(jī)的工作原理。圖7-10是一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理圖。定子鐵心為凸極式，共有三對（六個）磁極，每兩個空間相對的磁極上繞有一相控制繞組。轉(zhuǎn)子用軟磁性材料中制成,也是凸極結(jié)構(gòu)，只有四個齒，齒寬等于定子的極寬。圖7-10三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理圖當(dāng)A相控制繞組通電，其余兩相均不通電，電機(jī)內(nèi)建立以定子

2、A相極為軸線的磁場。由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子A相極軸線對齊，如圖7-10（a）所示。若A相控制繞組斷電、B相控制繞組通電時，轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下，逆時針轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與定子B相極軸線對齊，即轉(zhuǎn)子走了一步，如圖7-10（b）所示。若在斷開B相，使C相控制繞組通電，轉(zhuǎn)子逆時針方向又轉(zhuǎn)過30°，使轉(zhuǎn)子齒1、3的軸線與定子C相極軸線對齊，如圖7-10（c）所示。如此按A—B—C—A的順序輪流通電，轉(zhuǎn)子就會一步一步地按逆時針方向轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序。若按A—C—B—A的順

3、序通電，則電動機(jī)按順時針方向轉(zhuǎn)動。上述通電方式稱為三相單三拍?！叭唷笔侵溉嗖竭M(jìn)電動機(jī)；“單三拍”是指每次只有一相控制繞組通電；控制繞組每改變一次通電狀態(tài)稱為一拍，“三拍”是指改變?nèi)瓮姞顟B(tài)為一個循環(huán)。把每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。三相單三拍運(yùn)行時，步距角為30°。顯然，這個角度太大，不能付諸實(shí)用。如果把控制繞組的通電方式改為A→AB→B→BC→C→CA→A，即一相通電接著二相通電間隔地輪流進(jìn)行，完成一個循環(huán)需要經(jīng)過六次改變通電狀態(tài)，稱為三相單、雙六拍通電方式。當(dāng)A、B兩相繞組同時通電時，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時考慮到兩對定子極的作用，只有A相極和B相極對轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡

4、的中間位置，才是轉(zhuǎn)子的平衡位置。這樣，單、雙六拍通電方式下轉(zhuǎn)子平衡位置增加了一倍，步距角為15°。進(jìn)一步減少步距角的措施是采用定子磁極帶有小齒，轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多的結(jié)構(gòu)，分析表明，這樣結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電動機(jī)，其步距角可以做得很小。一般地說，實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品，都采用這種方法實(shí)現(xiàn)步距角的細(xì)分。例如輸送單元所選用的Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056，它的步距角是在整步方式下為1.8°，半步方式下為0.9°。除了步距角外，步進(jìn)電機(jī)還有例如保持轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩等技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)的物理意義請參閱有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的專門資料。3S57Q-04056部分技術(shù)參數(shù)如表7-1所示。表7-13S57Q-0405

5、6部分技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱步距角相電流（A）保持扭矩阻尼扭矩電機(jī)慣量參數(shù)值1.8°5.8A1.0Nm0.04Nm0.3kg.cm2（2）步進(jìn)電機(jī)的使用，一是要注意正確的安裝，二是正確的接線。安裝步進(jìn)電機(jī)，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明的要求進(jìn)行。步進(jìn)電機(jī)是一精密裝置，安裝時注意不要敲打它的軸端，更千萬不要拆卸電機(jī)。不同的步進(jìn)電機(jī)的接線有所不同，3S57Q-04056接線圖如圖7-11所示，三個相繞組的六根引出線，必須按頭尾相連的原則連接成三角形。改變繞組的通電順序就能改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。圖7-113S57Q-04056的接線2、步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動裝置步進(jìn)電動機(jī)需要專門的驅(qū)動裝置（驅(qū)動器）供電，驅(qū)

6、動器和步進(jìn)電動機(jī)是一個有機(jī)的整體，步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能是電動機(jī)及其驅(qū)動器二者配合所反映的綜合效果。圖7-12Kinco3M458外觀一般來說，每一臺步進(jìn)電機(jī)大都有其對應(yīng)的驅(qū)動器，例如，Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056與之配套的驅(qū)動器是Kinco3M458三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。圖7-12和圖7-13分別是它的外觀圖和典型接線圖。圖中，驅(qū)動器可采用直流24V～40V電源供電。YL-335B中，該電源由輸送單元專用的開關(guān)穩(wěn)壓電源（DC24V8A）供給。輸出電流和輸入信號規(guī)格為：①輸出相電流為3.0A～5.8A，輸出相電流通過撥動開關(guān)設(shè)定；驅(qū)動器采用自然風(fēng)冷的冷卻方式；②控制信號輸

7、入電流為6～20mA，控制信號的輸入電路采用光耦隔離。輸送單元PLC輸出公共端Vcc使用的是DC24V電壓，所使用的限流電阻R1為2KΩ。圖7-13Kinco3M458的典型接線圖由圖可見，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的功能是接收來自控制器（PLC）的一定數(shù)量和頻率脈沖信號以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的信號，為步進(jìn)電動機(jī)輸出三相功率脈沖信號。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的組成包括脈沖分配器和脈沖放大器兩部分，主要解決向步進(jìn)電機(jī)的各相繞組分配輸出脈沖和功率放大兩個問題。脈沖分配器是一個數(shù)字邏輯單元