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步进电机的类型
步进电机分3种:永磁式步进电机(PM)、反应式步进电机(VR)和混合式步进电机(HB)。
永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5°或15°,多半用于价格低廉的消费性产品;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5°,但噪声和振动都很大,在欧美等发达国家20世纪80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点,它又分为两相、三相和五相:两相步进角一般为1.8°,三相步距角为0.9°,而五相步进角一般为0.72°。混合式步进是工业运动控制应用最常见的电机。
此外,按照电机驱动架构又可分为单极性(unipolar)和双极性(bipolar)步进电机。想了解相关电机基础知识,可以看看李文,王庆良的《电工与电子技术 2版》,让你走进机电一体化的世界。
步进电机常用参数
A、相数:指电机内部的线圈组数
B、静转矩:电机在通电却不转动时,定子锁住转子的力矩
C、步距角:输入一个电脉冲信号,步进电动机转子相应的角位移
D、定位转矩:电机在不通电情况下,定子锁住转子的力矩
E、拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示
F、步进电动机的机座号:主要有35、39、42、57、86、110等
G矩频特性曲线:输出力矩与频率的关系
步进电机选型时应注意的问题
A、步进电机的精度一般为步距角的3-5%,且不累积
B、力矩随转速的升高而下降(变化明显),见矩频特性曲线
C、注意电机的空载启动频率,(高于改值,不能正常启动、丢步、堵转),
启动转速一般为10-100转,大负载的电机选用较低值
D、低频时振动、噪声明显
a、通过增加减速机来避开共振区
b、更换驱动器,选用带有细分功能的驱动器(此方法最为简便)
c、更换步进电机,选用更小步距角的电机(此方法 会较大提高成本)
d、采用小电流、低电压进行驱动
e、增加磁性阻尼器(结构允许的情况下,加在电机轴上)
E、惯量较大的系统,应选用大机座号电机
F、最好不要使用整步状态,整步状态振动大
G、电机在600转以下工作时,应采用小电流、低电压、大电感来驱动
H、先选择电机再选择驱动器
I、电机的扭矩应至少大于3倍的计算扭矩
具体参数的选型计算
A、最大转速
Vmax≤1000
过高转速容易丢步,超多1000时,最好选用伺服电机
电机的效率较低
B、定位精度
定位精度有步距角和驱动器的细分功能共同决定,步距角与定位精度最少为2倍的关系
当有高精度要求,切忌单一的提高驱动器的细分,此方式不能保证输出的精度,细分等级一般不大于1/4
C、转动惯量的计算
此内容与伺服电机的选型一样,请参照伺服电机的选型
D、扭矩的计算
a 步进电机扭矩计算常采用脉冲速度来计算
工作脉冲数=移动的距离/定位精度----A
运行脉冲速度(HZ)=A-f1*t1/t0-t1---f2(t1=0.25t0)
运行速度(r/min)=f2*步距角*60/360
负载转矩的公式与伺服电机的选型公式一样
加速扭矩=总惯量*π*步距角*(f2-f1)*/(180*t1)
总扭矩=(负载转矩+加速扭矩)*安全系数---(安全系数一般取2以上)