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步进电机的分类与选择

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-25  浏览次数:128
     现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
    反应式步进电动机采用高导磁材料构成齿状转子和定子,其结构简单,生产成本低,步距角可以做的相当小,一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩,但动态性能相对较差。
    永磁式步进电机转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁,在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动,它的出力大,动态性能好,但步距角一般比较大。一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度。
    混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,它是PM和VR的复合产品,其转子采用齿状的稀土永磁材料,定子则为齿状的突起结构。此类电机综合了反应式和永磁式两者的优点,步距角小,出力大,动态性能好,是性能较好的一类步进电动机,在计算机相关的设备中多用此类电机。
    步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
    1、步距角的选择
    电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。
    2、静力矩的选择
    步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)。
    3、电流的选择
    静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)。
    4、力矩与功率换算
    步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:
    P=Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60
    其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·米
    P=2πfM/400(半步工作)
    其中f为每秒脉冲数(简称PPS)
 
关键词: 步进电机
 
 
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