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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>傳感與控制>步進(jìn)電機(jī)基礎(chǔ)

步進(jìn)電機(jī)基礎(chǔ)

2010-01-09 | rar | 333 | 次下載 | 10積分

資料介紹

步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單定義:
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置。
當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾娒}沖指令時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)子的出軸或外轉(zhuǎn)子將會(huì)以不連續(xù)的步進(jìn)增量旋轉(zhuǎn)。
電機(jī)的旋轉(zhuǎn)與施加的脈沖之間有幾個(gè)方面的直接關(guān)系:
首先所加脈沖的順序直接決定著電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。
其次電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度取決于所加脈沖的頻率,而旋轉(zhuǎn)的角度或者圈數(shù)和所加的脈沖數(shù)成正比。
步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
1. 電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù);
2. 電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩(當(dāng)繞組激磁時(shí));
3. 由于每步的精度在3%-5%,而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性;
4. 優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng);
5. 由于沒有電刷,可靠性較高,因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命;
6. 電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定,因而可以采用開環(huán)控制,這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本較低;
7. 僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。
8. 由于速度正比于脈沖頻率,因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。
缺點(diǎn):
1. 如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振;
2. 難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。
開環(huán)控制:
步進(jìn)電機(jī)最有意義的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是在開環(huán)系統(tǒng)里可以實(shí)現(xiàn)精確的控制。開環(huán)控制意味著不需要關(guān)于(轉(zhuǎn)子)位置方面的反饋信息。這種控制避免了使用昂貴的傳感器以及象光學(xué)編碼器這樣的反饋設(shè)備,因?yàn)橹恍枰欇斎氲牟竭M(jìn)脈沖就可以知道你(轉(zhuǎn)子)的位置。
步進(jìn)電機(jī)的種類
步進(jìn)電機(jī)有三個(gè)基本類型,他們分別是:
磁阻變化式/反應(yīng)式/感應(yīng)式永磁式
混合式/永磁感應(yīng)子式
1. 反應(yīng)式
這種類型的步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)的時(shí)間較早,從結(jié)構(gòu)方面講,這也許是最容易理解的電機(jī)。如圖1。這種電機(jī)由帶齒的軟磁鐵芯轉(zhuǎn)子和帶繞組的定子組成。當(dāng)定子繞組直流電激磁時(shí),相應(yīng)的極就被磁化。當(dāng)轉(zhuǎn)子的齒被吸向激磁的定子極時(shí),就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)。
2. 永磁式
永磁式步進(jìn)電機(jī)是一種低成本、低分辨率形式的步進(jìn)電機(jī)。該電機(jī)典型的步距角是從7.5 度到15 度(48-20 步/轉(zhuǎn))。顧名思義,永磁式樣是在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中增加了永磁體,和反應(yīng)式相比其轉(zhuǎn)子上不再有齒條,替代的是采用N 極和S 極(沿軸向)交替平行放置充磁磁條的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。和反應(yīng)式相比,永磁式顯示了力矩較高的特點(diǎn)。
3. 混合式
混合式比永磁式要貴很多,而在每步的分辨率、力矩以及速度方面的性能也比永磁式好得多。一般情況下混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角是從3.6 度到0.9 度(100-400 步/轉(zhuǎn))?;旌鲜郊辛朔磻?yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)。
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