關(guān)于步進(jìn)電機你應(yīng)該了解的知識
步進(jìn)電機種類繁多,其中有一些種類的步進(jìn)電機需要定制專門的驅(qū)動器才能夠工作。就目前市場上的大多數(shù)運動控制需求而言,我們經(jīng)常用到的兩相雙極性步進(jìn)電機驅(qū)動器就可以滿足應(yīng)用要求,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,原來受制于半導(dǎo)體元器件成本的影響越來越小,單極性步進(jìn)驅(qū)動方案應(yīng)用越來越少,同樣是由于半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,步進(jìn)驅(qū)動器的細(xì)分的分辨率也越來越高,但是傳統(tǒng)機械加工的精度已經(jīng)很難再有大的突破,相數(shù)更高的步進(jìn)電機面臨加工制造的難點,導(dǎo)致三相和五相步進(jìn)電機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越少,目前只有特定的少數(shù)行業(yè)領(lǐng)域還在沿用三相和五相的方案。
電機尺寸
首先要考慮的事情是你要拿電機來做什么樣的工作。不同機座尺寸的步進(jìn)電機所能提供的輸出功率不一樣,一般來說機座尺寸越大,能夠提供的轉(zhuǎn)矩越高。步進(jìn)電機的體積可以小到花生粒,也可以大到機座尺寸為145*145mm的大體積步進(jìn)電機。 步進(jìn)電機都會有額定轉(zhuǎn)矩這一參數(shù),在我們進(jìn)行電機選型的時候,我們需要根據(jù)廠家提供的電機的矩頻曲線來確定在應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)速下,所選電機是否能提供足夠的轉(zhuǎn)矩。在步進(jìn)電機的所有機座尺寸中,常用的機座尺寸是NEMA 17 (42mm*42mm, 國內(nèi)稱42步進(jìn)電機)。步進(jìn)電機可以應(yīng)用在我們生活的方方面面,其中包括: 辦公自動化:打印機、掃描儀、復(fù)印機、多功能一體機等 舞臺燈光:光射方向控制、調(diào)焦、色變和光斑調(diào)控、燈光效果等 銀行領(lǐng)域:ATM機、票據(jù)打印、銀行卡制作、點鈔機等 醫(yī)療領(lǐng)域:CT掃描儀、血液分析儀、生化分析儀等 工業(yè):紡織機械、包裝機械、機器人、輸送、組裝流水線、貼片機等 通信:信號調(diào)節(jié)、移動天線定位等 安防:監(jiān)控攝像頭的運動控制 汽車:油閥/氣閥控制、車燈轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等 在這里需要提醒的是NEMA 17只是定義了電機安裝面的尺寸,并沒有具體定義電機的其他參數(shù),不同的NEMA 17電機有可能有兩種不同的機械參數(shù)和電參數(shù),兩種電機之間不一定可以互換使用。
步數(shù)
接下來要考慮的就是步進(jìn)電機的分辨率。通常步進(jìn)電機的每圈步數(shù)從4到1000不等(不考慮驅(qū)動器細(xì)分的情況)。兩相混合式步進(jìn)電機的每圈步數(shù)通常有200步和400步兩種;三相混合式步進(jìn)電機的每圈步數(shù)通常有300步;五相混合式步進(jìn)電機的每圈步數(shù)通常有500步和1000步兩種;永磁式步進(jìn)電機的每圈步數(shù)有20步、24步、48步、96步等。這里的步進(jìn)電機的分辨率指的是整步的步距角,有0.36°、0.72°、0.9°、1.2°、1.8°、3.75°、7.5°、15°、18°等。 高分辨率電機的優(yōu)勢很明顯,但同時缺點也很突出,這需要綜合考慮應(yīng)用需求。在振動噪音以及運動平滑性方面,高分辨率電機有著天然的優(yōu)勢,但是在相同輸出轉(zhuǎn)速的情況下,類似尺寸1.8°步進(jìn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩要大于0.9°步進(jìn)電機。
齒輪傳動
實現(xiàn)高定位分辨率的另一種方法是齒輪傳動。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中可能用不到很高的轉(zhuǎn)速,那么這個時候就需要在電機輸出軸端加裝減速機來增加轉(zhuǎn)矩降低轉(zhuǎn)速, 舉個例子,一個2相1.8°步距角步進(jìn)電機如果加裝10:1減速比的減速機,就相當(dāng)于將步進(jìn)電機每步的步距角縮小至0.18°,使輸出更加平滑安靜,同時運行轉(zhuǎn)矩也得到很大提升。當(dāng)然這些優(yōu)化的前提是針對低轉(zhuǎn)速應(yīng)用需求。
出軸樣式
另外一件需要考慮的是電機出軸如何與負(fù)載緊密有效連接,電機出軸的樣式可以根據(jù)負(fù)載的連接方式不同而出現(xiàn)多種出軸種類。常見的出軸種類有D型軸(單扁絲)、鍵槽、螺紋軸等。
引線
步進(jìn)電機的引出線有很多種,我們這里只著重介紹幾種常用類型的引線形式,兩相電機:引出線可以是4根或8根;四相電機:引出線可以是5根、6根或8根;三相電機:引出線可以是3根或6根;五相電機:引出線可以是5根、6根或10根。
線圈和相數(shù)
所謂“相數(shù)”,就是指線圈組數(shù)。二、三、四、五相步進(jìn)電機分別對應(yīng)有2、3、4、5組線圈。N相步進(jìn)電機有N個繞組,這N個繞組要均勻地繞制在定子上,因此定子的磁極數(shù)必定是N的整數(shù)倍,所以,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)應(yīng)該是N的整數(shù)倍,也就是說3相步進(jìn)電機轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)是3的整數(shù)倍,5相步進(jìn)電機轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)是5的整數(shù)倍。單極性和雙極性
步進(jìn)電機外部的接線和相數(shù)沒有必然的聯(lián)系。是根據(jù)實際運用的需要來決定的。比如說8根引出線的兩、四相電機,可以根據(jù)使用要求并接成4根線的兩相電機,也可以并接成5根線或6根線的四相電機。 有六個引出線的既可能是3相電機,也可能是2/4相電機,還可能是5相電機。



