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步进电机的用途及优势特点

文章出处:汉德保(HDB)电机 人气:304发表时间:2020-11-11
一、步进电机的用途
随着自动控制系统和计算装置的不断发展,在普通旋转电机的基础上产生出多种具有特殊性能的小功率电机,它们在自动控制系统和计算装置中分别作为执行元件、检测元件和解算元件,这类电机统称为控制电机。显然,从基本的电磁感应原理来说,控制电机和普通旋转电机并没有本质上的差别,但普通旋转电机着重于对启动和运行状态的力能指标的要求,而控制电机则着重于特性的高精度和快速响应。
各种控制电机从它们的外表看差不多都是一一个圆柱体,中间有一根转轴, 体积- -般都比较小,因此控制电机是一种微电机。从它们完成的任务来看,各种控制电机又各不相同,有的用来带动自动控制系统中的机构运动,有的用来量测机械转角或转速,有的可以进行三角函数运算,有的可以进行积分或微分运算等。
各种控制电机的用途和功能尽管不同,但基本上可划分为信号元件和功率元件两大类。凡是用来转换信号的都为信号元件,又称为量测元件:凡是把信号转换成输出功率或把电能转换为机械能的都为功率元件,又称为执行元件。若以电源分类,控制电机有直流和交流步进电机是一种用电 脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移(或线位移)的一种控制电机。步进电机又称为脉冲电机。
一般电机都是连续旋转的, 而步进电机则是一- 步一步转 动的,它是由专用电源供给电脉冲,每输人一个电脉冲信号,电机就转过个角度, 如图1-1所示。步进电机也可以直接输出线位移,每输人一.个电脉冲信号,电机就走一段直线距离。它可以看成是一种特殊运行方
步进电机的运动形式与普通匀速旋转的电机有一定的差别,它的运动形式是步进式的,所以称为步进电机。又因其绕组上所加的电源是脉冲电压,有时也称它为脉冲电机。
由于步 进电机是受脉冲信号控制的,所以步进电机不需要变换,就能直接将数字信号转换成角位移或线位移,因此它很适合于作为数字控制系统的伺服元件。
步进电机的用途及优势特点
二、步进电机的种类
步进电机的种类很多,按运动形式分有旋转式步进电机、直线步进电机和平面步进电机。按运行原理和结构形式分类,步进电机可分为反应式、永磁式和混合式(又称为感应子式)等。按工作方式分类,步进电机可分为功率式和伺服式,前者能直接带动较大的负载,后者仅能带动较小负载。其中反应式步进电机用得比较普遍,结构也较简单。
当前最有发展前最的是混合式步进电机,其有以下四个方面的发展趋势:继续沿着小型化的方向发展:改圆形电机为方形电机:对电机进行综合设计:向五相和三相电机方向发展。

三、步进电机的特点
(1)步进电机的优点
①步进电机的角位移量(或直线位移量)与电脉冲数成正比,所以步进电机(或线速度)也与脉冲频率成正比,在步进电机的负载能力范围内,其步距角和转的受电压波动和负载变化的影响,也不受环境条件如温度、气压、冲击和操动等影制建)脉冲频率有关。因此,步进电机适于在开环系统中作执行元件。
②步进电机控制性能好,通过改变脉冲频率的高低就可以在很大范围内调节的转速(或线速度),并能快速启动、制动和反转。若用同一领率的脉冲电电机时,它们可以同步运行。
③步进电机每转一 周都有固定的步数,在不丢步的情况下运行,其步距误差不会比积累,即每一步虽然有误差,但转过一周时,累积误差为零。这些特点使它完全控制的开环系统中作为伺服元件,并使整不系统大为简化,面又运行可靠。当采用位置检测装置后,它也可以用于闭环系统中。
④有些类型的步进电机在停止供电状态下还有定位转矩,有些类型的步进电机后某些相绕组仍保持通电状态,也具有自锁能力,不需要机械制动装置。
⑤步进电机的步距角变动范围较大,在小步距角的情况下,往往可以不经减速器面在
由于以上这些特点,步进电机日益广泛地应用于数字控制系统中,例如数控机床、经图机、自动记录仪表、数/模转换装置以及航空、导弹、无线电等工业中。
(2)步进电机的缺点
步进电机的主要缺点是效率较低,并且需要配上适当的驱动电源供给电脉冲信号.一般来说,它带负载惯量的能力不强,在使用时既要注意负载转矩的大小,又要注意负载转动惯量的大小,只有当两者选取在合适的范围时,步进电机才能获得满意的运行性能。此外,共振和振荡也常常是运行中出现的问题,特别是内阻尼较小的反应式步进电机,有时还要加机械阻尼机构。
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