转矩特性
步进电机的距角特性是指步进电机按照额定电压通电时,施加到转子轴上的力矩与对应的偏移角度之间的关系。一个理想的步进电机具有正弦曲线的转矩特性,如图4所示。
当负载被施加到转子轴时,位置A和C分别**稳定平衡点。当你将一个外力Ta作用在电机的转轴上,就会产生一个对应的偏移角度。该偏移角度Θa,角度超前或滞后,取决于电机是处于加速或减速状态。当转子上施加载荷停止时,它将保持在一个被定义为偏移角的位置上。该电机产生的力矩Ta,对应于施加的外力以平衡负载。随着负载增加,偏移角也增加,直到达到电机的比较大控股转矩Th。一旦超过电机将进入一个不稳定的区域。在这种区域的转矩产生反向,并且转子跃过不平衡点到达下一个平衡点。 汕头***步进电机绕线
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。 汕头***步进电机绕线
通常情况下,PM电机有12个极对数,即定子每相具有12个极对。混合型步进电机有一个带齿的转子,该转子被分成两部分,由永磁隔开,使一半的齿成为南极,另一半成为北极,而转子的极对数量就等于任何转子齿数的一半。为了建立一个较高的等效磁极数,混合型电机的定子极也有齿(对于较小的极距,等效磁极数=360/齿距)。与等效磁极比较,基本的极上是有绕组缠绕的。通常4个主极适用于3.6度的电机,而8个极适用于1.8和0.9度类型的电机。
转子极数、等效定子磁极数和相数的关系式之间决定了步进电机整步时的步距角。
步距角=360 ÷(NPh ×Ph)=360/N
NPh =每相等效磁极数相位=转子极数
Ph=相数 N =各相磁极数之和
如果在转子和定子的齿距是不相等的,则存在更为复杂的关系式。
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。
相、极和步进角
一般情况下,步进电机是两相的,但三相和五相电机也是存在的。双极电机有两相,每一相有一个绕组。单极电机也有两相,每相有一个绕组,只是每相绕组多了一个中心抽头。有时单极步进电机被称为一个“四相电机“,尽管它只有两相。
也存在每相有两个单独绕组的电机,这些电机采用双极性或单极模式来驱动。
极可以被定义为磁化体磁通密度集中的区域。转子和步进电机的定子都有磁极。图2是一个简化的两相步进电机,定子每相有2个极(1对极),转子上有2极(一对极)。在现实中,转子和定子结构会加入更多的磁极,以增加步数电动机每转的步数,换句话说,就是提供一个较小的基本(全步)步进角度。长久永磁步进电机包含一个相等数量的转子和定子的极对。 汕头***步进电机绕线
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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。 汕头***步进电机绕线
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