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步进电机使命效劳何如_步进电机的选取手腕

来源:沙巴体育发布时间:2019/09/24点击数:

  鸿运国际官网通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

  通常见到的各类电机,内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻,通电会产生损耗,损耗大小与电阻和电流的平方成正比,这就是我们常说的铜损,如果电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;铁心有磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗,其大小与材料,电流,频率,电压有关,这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来,从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出,效率比较低,电流一般比较大,且谐波成分高,电流交变的频率也随转速而变化,因而步进电机普遍存在发热情况,且情况比一般交流电机严重。

  虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

  很多人在使用两相步进电机时发现步进电机的转矩小,或达不到额定标称的转矩值,只好加大步进电机的尺寸和标称电流,以满足动力要求。其实有时并不是电机的问题,而是在步进电机选择或驱动器工作电流的设定上有不妥之处,没有发挥出步进电机的最大效率。

  首先,从驱动器方面考虑,目前大多数两相步进电机的驱动器是采用全桥输出的四线接法,如果两相步进电机也是四线的,驱动器按照电机的标称电流设定,应该说是正确的,而且效率最高,输出转矩能够达到最大值,新型步进电机大多是这种形式的。

  早期生产的步进电机,多是两相六线制的(四组两对串联线圈,每对有中心抽头),还有少量八线制的(四组两对独立线圈)。

  是两相六线制步进电机有两种接法,第一种是舍弃中心抽头接两端,实际就是将每组的两个相线圈串联起来使用,电机堵转矩大和效率高些,但是高速性能差。第二种是接中心抽头和一端,这种接法电机高速性能好些,但是每相有一组线圈空闲,堵转矩小和效率低些。目前大多是采用第一种接线方法。这就出现一个问题,两相驱动器的电流到底应该设置多大正确,一般还都是按电机标称电流值来设定,这就出现了前面提到的电机效率问题。

  一般步进电机标注的电流是相电流(或电阻),就是每组线圈的电流值(或电阻),如果两相六线制步进电机采用第一种接法,相当于将两组线圈串联起来,那么其每相电阻加大,额定工作电流减小,即使驱动器设置成标称电流也达不到各相的额定输出值。所以在选用驱动器和步进电机时要注意电流匹配问题,正确的方法是将驱动器的输出电流设定为步进电机额定相电流的0.7倍(也不是通常认为串联起来的电流减半)。举例,比如一个带中心抽头的两相步进电机,标称电流是3A,驱动器电流应该设定为3乘以0.7=2.1A,尽管选了3A的步进电机,实际上它的功率相当于两相四线A步进电机。

  再谈谈八线制的步进电机接法,也有两种,第一种是将每两组线圈串联使用,这样驱动器的电流也是设定为电机相电流的0.7倍,这种接法电机发热量小,但是高转速性能差些。第二种接法是将每两组线圈并联使用,驱动器的电流设定为电机相电流的1.4倍,其优点是高转速性能好些,但是电机发热量大,但是步进电机有点温度是正常的,只要低于电机的消磁温度就行,一般步进电机的消磁温度在105度左右。

  在使用输出电流已经预设的步进电机驱动器(指两相全桥输出驱动器,如TB6560、A3977等高集成度驱动芯片)后,如何选用步进电机很重要,如果你的驱动器是2A的,尽量选用两相四线A的电机,如果选用两相六线制电机,就要选标称相电流为2 / 0.7=2.9A(大约)的电机。这样才能使驱动器的效率最大化。

  如果选用的驱动器是半桥输出(如SLA7062M、SLA7026等驱动芯片)的,那只能接两相六线制电机,驱动器的电流和电机标称电流是一致的。不过这种驱动器目前很少用到,效率低。

  对于六线和八线步进电机,采用相线圈并联,可以发挥最大的输出转矩,表现出很好的动力性能,六线电机是无法接成并联形式的,实际已经在内部串联起来了,串联的公共端是中心抽头。只有八线电机的相线圈是可以并联使用的。

  如果能将电机后盖打开,看一下里边的接线结构,是可以进行改动的,使六线电机变成八线电机,这样就可以并联使用了,但不是所有的六线电机都能改制,只有能从电机后面看到连线接头形式的可以改动,有的电机是焊盘接头,改制就需要一定的技术了。经改制的步进电机,原来串联的也可以并联使用,并联使用时相电流是原来的1.4倍,高速运转性能大大提高,转矩也提高不少。对于步进电机和驱动器的使用,应该注意发挥其最佳效果,不必一味追求高价位和大电流,追求高速度,应该认真计算一下机器的载荷,看看到底需要多大的转矩和速度,否则即便驱动器和电机都选得很大,但是其效果并没有发挥出来,速度也不应追求过高,实际加工过程中,机器进刀量一般不大(受制于机械结构、刀具及加工材料材质),速度高了也用不上。

  在工业生产中除了质量外,生产效率是最重要的,因为它直接影响着公司的利益,所以,提高设备工作效率是非常有必要的,下面是提高步进电机减速机工作效率的方法:

  4、理论知识的日趋完善,更接近实际(如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等)。

  1、 步进电机转矩的选择步进电机的保持转矩,近似于传统电机所称的“功率”。当然,有着本质的区别。步进电动机的物理结构,完全不同于交流、直流电机,电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小),来选择哪种型号的电机。大致说来,扭力在0.8N.m以下,选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度,单位:mm);扭力在1N.m左右的,选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下,就要选择86、110、130等规格的步进电机。

  2、 步过电机转速的选择对于电机的转速也要特别考虑。因为,电机的输出转矩,与转速成反比。就是说,步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速,其输出转矩较大),在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。当然,有些工况环境需要高速电机,就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。选择电感稍小一些的电机,作为高速电机,能够获得较大输出转矩。反之,要求低速大力矩的情况下,就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。

  3、 步进电机空载起动频率的选择步进电机空载起动频率,通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止,并且,转速在1000转/分钟左右(或更高。