《步进电机的发展、应用和种类简介bgwv.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步进电机的发展、应用和种类简介bgwv.docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、步进电机机的发展展、应用用和种类类简介步进电机机最早是是在19920年年代由英英国人所所开发。1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机机依其构构造上的的差异可可分为三三大类：（下图图一） 可变磁磁阻式（VR型）：转子以软软铁加工工成齿状状，当定定子线圈圈不加激激磁电压压时
2、，保保持转矩矩为零，故故其转子子惯性小小、响应应性佳，但但其容许许负荷惯惯性并不不大。其其步进角角通常为为15。 永永久磁铁铁式（PPM型）：转子由永永久磁铁铁构成，其其磁化方方向为辐辐向磁化化，无激激磁时有有保持转转矩。依依转子材材质区分分，其步步进角有有45、90及7.55、11.225、15、18等几种种。 混混和式（HB型）：转子由轴轴向磁化化的磁铁铁制成，磁磁极做成成复极的的形式，其其乃兼采采可变磁磁阻式步步进电机机及永久久磁铁式式步进电电机的优优点，精精确度高高、转矩矩大、步步进角度度小。（图一）目前市场场上所使使用的工工业用步步进电机机，以混混和式（HB型）最为普遍。步进电机机的
3、特征征高精度的的定位： 步步进电机机最大特特征即是是能够简简单的做做到高精精度的定定位控制制。以55相步进进电机为为例：其其定位基基本单位位（分辨辨率）为为0.772（全步步级）/0.336（半步步级），是是非常小小的；停停止定位位精度误误差皆在在3分（0.005）以内内，且无无累计误误差，故故可达到到高精度度的定位位控制。（步进电机的定位精度是取决于电机本身的机械加工精度）位置及速度控制： 步进电机在输入脉冲信号时，可以依输入的脉冲数做固定角度的回转进而得到灵活的角度控制（位置控制），并可得到与该脉冲信号周波数（频率）成比例的回转速度。具定位保持力： 步进电机在停止状态下（无脉波信号输入时）
4、，仍具有激磁保持力，故即使不依靠机械式的剎车，也能做到停止位置的保持。动作灵敏： 步进电机因为加速性能优越,所以可做到瞬时起动、停止、正反转之快速、频繁的定位动作。开回路控制、不必依赖传感器定位： 步进电机的控制系统构成简单，不需要速度感应器（ENCODER、转速发电机）及位置传感器（SENSOR），就能以输入的脉波做速度及位置的控制。也因其属开回路控制，故最适合于短距离、高频度、高精度之定位控制的场合下使用。中低速时具备高转矩： 步进电机在中低速时具有较大的转矩，故能够较同级伺服电机提供更大的扭力输出。高信赖性： 使用步进电机装置与使用离合器、减速机及极限开关等其它装置相较，步进电机的故障及
5、误动作少，所以在检查及保养时也较简单容易。小型、高功率： 步进电机体积小、扭力大，尽管于狭窄的空间内，仍可顺利做安装，并提供高转矩输出。步进电机机的速度度转矩特特性速度-转转矩特性性取决于于电机及及驱动器器，尤其其与所搭搭配的驱驱动器有有着极大大的影响响；使用用的驱动动器不同同，特性性上的差差异也就就会有明明显的不不同。 （图图二）步进电机机速度-转矩特特性曲线线图（图图二）说说明：(1)激激磁最大大静止转转矩：当当运转脉脉冲速度度等于00 Hzz时，曲曲线与YY轴交接接的点即即称为激激磁最大大静止转转矩。也也就是指指电机在在通电但但无输入入脉冲信信号的情情况下，其其所具备备的保持持转矩即即称
6、为激激磁最大大静止转转矩。(2)脱脱出转矩矩：又称称最大转转矩，为为电机于于运转时时所能带带动的最最大负荷荷。(3)最最大响应应频率：在无负负载、负负荷惯性性为0时，电电机所能能够响应应之最快快的速度度。(4)最最大自起起动频率率：电机机在无载载的状态态下可以以做到瞬瞬时的起起动而不不失步的的速度谓谓之最大大自起动动频率。二相与五五相步进进电机的的差异步进电机机主要是是依相数数来做分分类，而而其中又又以二相相、五相相步进电电机为目目前市场场上所广广泛采用用。二相相步进电电机每转转最细可可分割为为4000等分，五五相则可可分割为为 10000等等分，所所以表现现出来的的特性以以五相步步进电机机较
7、佳、加减速时间较短、动态惯性较低。二相/五相步进电机差异比较：二相步进进电机五相步进进电机电机构造造（请参参照图三三）8个主极极4相(2相)4极线线圈10个主主极5相2极线圈圈分解能1.8/0.9（2000、4000分割/圈）0.722/0.36（5000、10000分割割/圈）较二相步步进电机机高出22.5倍倍分解能。振动性100-2000PPSS之间为为低速共共振领域域，振动较大大无显著共共振点低振动速度转转矩特性性于速度上上不及五五相步进进电机高速度、高高转矩 （图三）二相/五五相步进进电机基基本性能能汇整比比较：优/良/稍差分解能振动速度角度精度度响应性转矩噪音二相步进进电机五相步进进
8、电机步进电机机的驱动动系统步进电机机在单单单仅给予予电压时时，电机机是不会会动作的的，必须须透过脉脉波产生生器提供供位置（脉脉波数）、速速度的脉脉波信号号指令，以以及驱动动器驱动动电流流流过电机机内部线线圈、依依顺序切切换激磁磁相序的的方式才才能够让让电机运运转。所所以欲使使步进电电机动作作的必要要系统组组成有： 1.脉脉冲产生生器：给给予角度度（位置置移动量量）、动动作速度度及运转转方向之之脉冲信信号的电电机驱动动指令。 2.步进驱动器：依控制器所投入的脉冲信号指令，提供电流来驱动步进电机动作。 3.步进电机：提供转矩动力输出来带动负载。所以步进电机系统构成简单，不需要速度感应器（ENCOD
9、ER、转速发电机）、位置传感器（SENSOR），即能依照脉冲产生器所输入的脉冲来做到速度及位置的控制。步进电机机的速度度、位置置控制 速度度控制： 步步进电机机的运转转速度会会与输入入的脉冲冲速度成成等比例例的关系系，所以以在脉冲冲的速度度愈快时时，步进进电机的的转速也也会跟着着加快；脉波速速度愈慢慢时，电电机的转转速自然然也跟着着变慢。电机的运转速度（RPM）与脉冲速度（PPS，又称Hz）间的关系式如下：电机的运转速度（RPM）脉冲速度（PPS或 Hz） 60 步进电机分割数/圈说明： 1.RPM为一般电机的速度单位，即 rev / min，为每分钟电机所转的圈数；PPS为步进、伺服电机的速
10、 度单单位，即即pullse perr seeconnd，为为每秒所所送出的的脉冲数。 2.由由于RPPM与PPSS的单位位不同，所所以于转转换的过过程中要要先将PPPS的的秒钟乘乘以600变为分分钟。 33.步进进电机分分割数/圈，又又代表要要让电机机转一圈圈所必须须送出的的脉冲数。 4.上上述公式式拆解后后之单位位表示为为 reev/mmin = ppulsse/ssec 60 1/分割割数 实例：五五相半步步级角00.366时（即即10000分割割/圈） （1）电机机的运转转速度6600RRPM时时，即相相当于脉脉冲速度度10,0000PPSS。 （2）脉冲速度度3,0000PPPS，即
11、即相当于于电机的的运转速速度1880RPPM。位置控控制： 步步进电机机不需要要位置传传感器（SENSOR），就可依照输入的脉冲数决定移动量，并将负载顺利、正确的送达指定位置点上。而移动量的大小，是依照电机分辨率的大小与输入的脉冲数来决定。脉冲数（PULSE）与移动量间的关系式如下： 位置移动量（）步进电机分辨率（） 输入脉冲数 实例：二相全步级角1.8时 当输入1000个脉冲数（即1000PULSE），此时之移动量会是1800，刚好为5圈。步进电机机疑难杂杂症处理理如何有效效改善步步进电机机的温升升问题？可依下列列步骤作作做检查查及确认认：1.是否否用于连连续运转转的场合合？（步进电电机的特
12、特性并不不适合于于连续运运转的场场合下使使用,在此场场合下使使用时一一定会有有较高的的温升 产生。请请重新确确认机构构动作需需求条件件并重新新评估使使用的电电机。）2.请确确认机构构动作频频度、周周期？（走停的的动作频频度过高高将可能能因脉冲冲输入停停止的时时间过短短而导致致电流尚尚未下降降就又重重新激活活， 故此时时的温升升一定会会较高。建建议您可可将动作作频度降降低以改改善温升升问题。3.将RRUN电电流调小小情况可可否改善善？（在转矩矩足够的的情况下下将驱动动器的RRUN电电流调小小将可有有效的使使温升降降低。但但若因扭扭力的关关系 一定得得使用到到较大的的电流时时,则建议议您可将将电机
13、更更换为大大一等级级的电机机后再将将电流调调低以改改 善温升升问题。）4.将SSTOPP电流调调小情况况可否改改善？（在保持持力足够够的情况况下将驱驱动器的的STOOP电流流调小将将可于电电机停止止时有效效的使温温升降低低。但 若因停停止保持持力的关关系一定定得使用用到较大大的STTOP电电流时,则建议议您可将将电机更更换为大大一等级级 的电机机后再将将电流调调低以改改善温升升问题。）5.驱动动器上的的指拨开开关是否否打开电电流自动动降低档档？（若未打打开,电电机停止止时电流流将无法法自动下下降,温升会会因此而而较高。建建议使用用此功能能， 将可避避免步进进电机及及驱动器器的温升升问题。）6.
14、目前前使用的的速度是是否界于于温升较较高(即电流流较大)的范围围内？(由特性性曲线图图中的电电流曲线线得知) （请尽量量避开温温升较高高的速度度范围使使用,对于温温升的降降低将有有帮助。）7.周围围环境温温度如何何?是否过过高？（电机温温度环环境温度度电机机温升，故故环境温温度较高高时，电电机的温温度也会会因此而而较高。建建议 以加装装安装散散热面板板或散热热风扇的的方式来来帮助散散热。）8.请确确认电机机端的接接线是否否正确？（相位接接错将造造成电机机运转不不顺的抖抖动现象象，亦可可能因此此而产生生温升较较高的问问题。） 若皆无上述原因问题时，此情况下电机温度应为正常，并未过热才是，请您直接以温度计测量电机确实温度。以我们的驱动器来说，因为有具备过热保护功能，故若温度过高,保护功能将开启，同时并将电机断电,让客户更能安心使用。