转矩代数
步进电机产生的转矩取决于几个因素:
•步进速率
•绕组的驱动电流
•驱动器设计或类型
在一个步进电机中,当转子和定子的磁通量互相交链时,转矩才发生变化。该定子是由一个高渗透性磁材料组成的。这和电子电路中电流集中在导体中的方式一样,这种高渗透性磁性材料导致了磁通量被部分地限定在定子的磁路上。这是为了把磁通量集中在定子两极。当绕组通电时,电机产生的转矩输出与磁通产生的强度成比。
磁通量与磁密的基本关系为:
H = (N ×I) ÷l,其中:N =绕组的匝数 I =电流
H =磁场强度 l=磁通路径的长度
这种关系表明,磁通量的强度与扭矩绕组的匝数和电流成正比,与磁通路径的长度成反比。从这个基本关系可以看出,相同的大小的步进电机,通过改变绕组参数可有不同的扭矩输出。更多关于绕组参数如何影响步进电机输出量的详细资料,可以在题为“驱动器电路基础”的应用说明中找到。 佛山步进电机绕线哪家好
步距角精度
步进电机作为一款定位设备取得了如此受欢迎的原因之一是它的精度和可重复性。通常步进电机的步距角精度达到每步的3% - 5%。这个误差不是一步一步累积的。步进电机的精度主要受它的零件精度和装配的影响。图5示出了典型步进电机的矩角精度。
a.步矩角误差
当电机从先前位置旋转到下一步时产生的比较大正向或负向误差
步矩角误差=测量步矩角 - 理论角度
b.定位误差
电机从初始位置步进N次(N= 360°/步矩角),测量每一步到初始位置的角度。如果第N步的位置到初始位置的角度为ΘN,误差是ΔΘN,则:
ΔΘN = ΔΘN - (步矩角) ×N。
尽管位置误差是比较大值和最小值之间的差异,但通常表示为±符号。即为:
位置误差= ±1⁄2( ΔΘMax - ΔΘMin)
c.迟滞位置误差
在两个方向测量中获得的误差值。
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牵入特性的变化取决于负载。负载惯量越大,牵入区域越小。从曲线的形状我们可以看到,步进频率影响电机的转矩输出能力。随着速度的增加,转矩输出
将递减,这是由于在高速时的电机的电感在电路元素是占主导地位的。
转速 - 转矩的形状曲线根据所使用的驱动类型有的改变。由爱立信组件制成的双极斩波类型驱动电路,可以达到比较好的转速 - 转矩特性。大部分电机制造商会提供这些电机的转速 - 转矩曲线。重要的是要了解电机制造商所给的转矩-转速特性曲线采用的驱动器类型或驱动方式。因为对于一个给定的电机,由于所用驱动方式的不同其特性曲线也将有变化。
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。
步进模式
以下是最常见的驱动模式:
•波动驱动(1相通电)
•全步驱动(2相通电)
•半步驱动(1&2相通电)
•微步驱动(连续不同的电机电流变化)
对于以下的讨论,请参阅图3。
在波动驱动中,只有一个绕组在任何给定的时间内通电。该定子通电序列为 A → B → → ,转子的转动步骤为8 → 2 → 4 → 6。对于同一绕组参数的单极性和双极性的电机,这种激励模式会导致转子在相同的机械位置运行。该驱动模式的缺点是对于绕组的利用率在单极的电机只有25%,而在双极性电机只有50%。这意味着你没有从电机运行中得到比较大转矩输出。 韶关***步进电机绕线
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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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