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混合式步進電動機公司_步進電機帶絲桿使用
閱讀：383 發(fā)布時間：2022-6-3
步進電機是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度即步距角。
圖二:雷賽CM系列步進電機
2.1 步進電機參數(shù)介紹
保持轉(zhuǎn)矩：步進電機繞組通額定電流但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩，一般在轉(zhuǎn)速小于1r/s時步進電機輸出力矩近似于保持轉(zhuǎn)矩。
矩頻曲線：描述電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系的曲線。
圖三：雷賽相同轉(zhuǎn)矩57機座開環(huán)步進和閉環(huán)電機轉(zhuǎn)矩對比
圖四：相同轉(zhuǎn)矩86機座開環(huán)步進和閉環(huán)電機轉(zhuǎn)矩對比
備注：步進電機電壓平衡方程式：U=E+IR，供電電壓U，電機反電動勢E，繞組電流I，繞組電阻R。電機轉(zhuǎn)速越高反電動勢越大，能流入電機繞組的電流越小，導(dǎo)致電機力矩越小。
轉(zhuǎn)子慣量：步進電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)慣量，負載慣量不宜超過電機轉(zhuǎn)子慣量5倍。
步距角：整步下一個脈沖信號步進電機轉(zhuǎn)過的角度。一般兩相混合式步進電機步距角是1.8°，三相混合步進電機步距角是1.2°，五相混合步進電機步距角是0.72°。
2.2 步進電機結(jié)構(gòu)
圖五：步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.3步進電機接線方式
圖六：步進電機接線方式
a) 四線電機：輸出電流設(shè)成等于或略小于電機額定電流值；
b) 六線電機高力矩模式：輸出電流設(shè)成電機單極性接法額定電流的50%；
c) 六線電機高速模式：輸出電流設(shè)成電機單極性接法額定電流的99% ；
d) 八線電機并聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機單極性接法額定電流的140% ；
e) 八線電機串聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機單極性接法額定電流的70%。
2.4步進電機特點
低速力矩大，轉(zhuǎn)矩會隨著轉(zhuǎn)速的提高而降低，一般在800rpm以上力矩下降加快，精度是步距角的3%~5%，整圈沒有累積誤差，兩相混合步進電機精度為0.18°；步進電機采用開環(huán)控制，系統(tǒng)響應(yīng)性快，無過沖和整定時間，停止時電機軸無微振動。步進電機存在低頻共振，個共振點的轉(zhuǎn)速大約是1r/s。步進電機是恒電流控制，發(fā)熱和噪音較大，同時沒有過載能力，電機力不夠就會堵轉(zhuǎn)，故選型時應(yīng)預(yù)留1.4-2倍安全系數(shù)。步進電機及驅(qū)動器使用便捷無需復(fù)雜的調(diào)試就能使用。
3閉環(huán)步進
本體是步進電機，增加位置反饋器件（光電編碼器或磁編碼器），運用類似伺服電機的控制方法形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
圖七：雷賽CL系列閉環(huán)步進的3D和實物圖
3.1閉環(huán)步進重要參數(shù)
編碼器精度：電機轉(zhuǎn)一圈編碼器反饋到驅(qū)動器的脈沖個數(shù)，影響閉環(huán)步進精度。閉環(huán)步進常規(guī)編碼器線數(shù)有1000線、2500線、5000線。以5000線為例，它的分辨率為360°/(4*5000)=0.018° ，精度高于開環(huán)控制的步進電機。
矩頻曲線：描述電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系的曲線。
位置誤差：指令位置和編碼器反饋位置之間的差值。位置誤差過大驅(qū)動器會報超差報警。
3.2閉環(huán)步進原理框圖
圖八：閉環(huán)步進原理框圖
3.3 閉環(huán)步進的特點
閉環(huán)步進根據(jù)負載大小自動調(diào)節(jié)繞組電流大小，發(fā)熱和振動小于開環(huán)步進，有編碼器反饋所以精度高于普通步進電機，電機響應(yīng)比開環(huán)步進慢，運行過程中存在位置誤差，誤差會在指令停止后數(shù)毫秒逐漸降低。高速力矩比開環(huán)步進大，常見應(yīng)用在0-1500rpm場合。做插補機械剛性不足（皮帶結(jié)構(gòu)）且負載慣量較大時，會因為位置跟蹤誤差大導(dǎo)致偏位。小部分閉環(huán)步進需要簡單的調(diào)試才能使用。
4交流伺服
伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。位置模式下伺服電機靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度。同時伺服電機編碼器具備反饋功能，伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，編碼器都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的反饋脈沖，反饋脈沖和伺服驅(qū)動器接收的脈沖形成閉環(huán)控制，這樣伺服驅(qū)動器就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位。
圖九：雷賽L5系列交流伺服產(chǎn)品實物圖
4.1伺服電機重要參數(shù)
額定轉(zhuǎn)速：電動機輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩（額定轉(zhuǎn)矩）、以額定功率運行時的轉(zhuǎn)速。
額定轉(zhuǎn)矩：是指電機能夠連續(xù)安全輸出的轉(zhuǎn)矩大小，在環(huán)境溫度為25 °C時，在該轉(zhuǎn)矩下連續(xù)運行，電動機繞組溫度和驅(qū)動器功率器件溫度不會超過允許溫度，電動機或驅(qū)動器不會損壞。
轉(zhuǎn)矩：電動機所能輸出的轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)矩下短時工作不會引起電機損壞或性能不可恢復(fù)。
電流：伺服短時間工作允許通過的電流，一般為額定電流的3倍。
轉(zhuǎn)速：電機短時間工作的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速電機力矩下降，電機發(fā)熱量更大。
轉(zhuǎn)子慣量J：伺服電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)慣量單位kgcm^2，一般負載慣量不超過20倍電機轉(zhuǎn)子慣量。
編碼器線數(shù)：電機轉(zhuǎn)一圈編碼器反饋到驅(qū)動器的脈沖個數(shù)，影響閉環(huán)步進精度。伺服常規(guī)編碼器線數(shù)有2500線、5000線、17位和23位編碼器。17位編碼器精度為0.0027°高于常規(guī)的步進和閉環(huán)步進。
伺服電機兩個重要公式：T=Kt*I，P=n（單位換算成弧度/秒）*T。