机械参数,负载,摩擦,惯量
步进电机系统(驱动器和电机)的性能高度依赖于机械负载参数。负载是定义为电机所驱动的,一般是指摩擦,惯量或两者的组合。
摩擦力由于表面的凹凸不平、相互摩擦而产生的对运动的阻力。摩擦力是一个常数与速度相乘。在整个步进过程中,需要**小的力矩(至少等于摩擦),来克服当前的摩擦力。增加摩擦负荷,将降低比较大速度和加速度,增加了矩角误差。如果磨擦负载降低将得到相反的结果。
惯量是抵抗变化速度的。一个高惯性负载要求一个高惯性力矩和同样的适用于制动。增加一个惯性负荷将增加速度的稳定性,增加所需的时间以达到所希望的速度和减少比较大的自启动脉冲速率。如果惯量降低则得到相反的结果。
步进电机的转子振动将随摩擦力和惯性负载的大小而变化。由于这种机械阻尼装置,不必要的转子振荡可以减小。通常采用更为简单的电子阻尼的方法,以减少这些不必要的振动例如把整步驱动变为半步驱动。 正规步进电机绕线欢迎来电
长久磁场型(PM)
长久磁场型的步进电机通常被称为“锡罐”电机,是一种低成本、低分辨率类型的电机,它的典型步距角为7.5°至15°(48 - 24步/转)。长久磁场型步进电机顾名思义有长久磁铁附加的电机的结构。与可变磁阻型电机相比,这种电机的转子不再有齿。相反的,转子是随着北极和南极交替坐落于一条平行于转子轴的直线而磁化。这些磁化转子磁极为电机提供一种增加的磁通强度,因此,这种长久磁场型电机与可变磁阻型电机相比,具有更高级的转矩特性。
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**常用的两种步进电机是长久磁铁型和混合型。如果设计师不知道哪种类型的步进电机**能满足他的应用需求,他应该先评估长久磁场型的电机,因为它通常是更便宜的。如果永磁型电机不适合的话,那么混合型电机可能是正确的选择。
此外,还存在着一些特殊设计的步进电机。一个是盘式的永磁步进电机,它的转子是由稀土磁铁制成的,设计得像一张光盘,如图2。该型电机有一定的优势,例如非常低惯量和一个之间没有耦合的两个定子绕组的优化的磁流路。在某些应用中,这些品质是必不可少的。
步进电机的优点和缺点
优点:1.电机的旋转角度与输入脉冲成正比。
2.当绕组通电时,电机转矩处于完全静止状态。
3.因为良好的步进电机的准确度为3%-5%,而且不会将误差从一个步骤累计到下一步,所以步进电机能够精确定位和重复性地运动。
4.对启动/停止/换向有极好的反应。
5.因为没有接触到电机上的电刷,所以它非常可靠。电机的使用寿命**依赖于轴承的寿命。
6.电机对数字输入脉冲的响应提供了开环控制,这样使电机能够更简单和低成本的控制。
7.负载直接耦合到轴,可以实现非常低速的同步旋转。
8.当速度与输入脉冲的频率成正比,可以实现更大范围的旋转速度。
缺点:1.如果不恰当地控制可能会产生共振。
2. 如果速度太快则不易操作。
单步响应和共振
单步响应特性的步进电机如图7所示。
当单步脉冲被施加到步进电机,转子的动作方式如上述曲线所示。步进时间t是当个步进脉冲施加时,电机轴旋转一个步距角所花费的时间。此步进的时间是高度依赖于惯量(负载)转矩的比率,以及使用的驱动类型。
由于转矩是偏移角度的函数,加速度也将是。因此,当转动的步进增量较大时,对应的转矩也较大,因此加速度也增大。这将引起的过冲和振荡如图所示。经过设定的时间,这些振荡或反复将终止。在某些应用中,这现象是不可取的。通过微步驱动的步进电机,可以减少或消除这些共振现象。 深圳正规步进电机绕线
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