步進(jìn)電機的種類(lèi),特點(diǎn)及選擇

步進(jìn)電機是一種專(zhuān)門(mén)用于位置和速度精確控制的特種電機。步進(jìn)電機的最大特點(diǎn)是其“數字性”，對于控制器發(fā)過(guò)來(lái)的每一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機在其驅動(dòng)器的推動(dòng)下運轉一個(gè)固定角度(簡(jiǎn)稱(chēng)一步)，如下圖所示。如接收到一串脈沖步進(jìn)電機將連續運轉一段相應距離。同時(shí)可通過(guò)控制脈沖頻率，直接對電機轉速進(jìn)行控制。由于步進(jìn)電機工作原理易學(xué)易用，成本低(相對于伺服)、電機和驅動(dòng)器不易損壞，非常適合于微電腦和單片機控制，因此近年來(lái)在各行各業(yè)的控制設備中獲得了越來(lái)越廣泛的應用。

步進(jìn)電機的種類(lèi)和特點(diǎn)

步進(jìn)電機在構造上有三種主要類(lèi)型：反應式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。

* 反應式

定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達1.2°、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。

* 永磁式

永磁式步進(jìn)電機的轉子用永磁材料制成，轉子的極數與定子的極數相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大(一般為7.5°或15°)。

* 混合式

混合式步進(jìn)電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料，轉子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結構復雜、成本相對較高。

按定子上繞組來(lái)分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機，約占97%以上的市場(chǎng)份額，其原因是性?xún)r(jià)比高，配上細分驅動(dòng)器后效果良好。該種電機的基本步距角為1.8°/步，配上半步驅動(dòng)器后，步距角減少為0.9°，配上細分驅動(dòng)器后其步距角可細分達256倍 (0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機可配不同細分的驅動(dòng)器以改變精度和效果。

怎樣選擇步進(jìn)電機和驅動(dòng)器

? 判斷需多大力矩： 靜扭矩是選擇步進(jìn)電機的主要參數之一。負載大時(shí)，需采用大力矩電機。力矩指標大時(shí)，電機外形也大。

? 判斷電機運轉速度： 轉速要求高時(shí)，應選相電流較大、電感較小的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。

? 選擇電機的安裝規格： 如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。

? 確定定位精度和振動(dòng)方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。

? 根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動(dòng)器。