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混合式步進電動機公司_步進電機帶絲桿使用
閱讀：414 發布時間：2022-6-3
步進電機是一種將數字脈沖信號轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度即步距角。
圖二:雷賽CM系列步進電機
2.1 步進電機參數介紹
保持轉矩：步進電機繞組通額定電流但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩，一般在轉速小于1r/s時步進電機輸出力矩近似于保持轉矩。
矩頻曲線：描述電機轉矩和轉速關系的曲線。
圖三：雷賽相同轉矩57機座開環步進和閉環電機轉矩對比
圖四：相同轉矩86機座開環步進和閉環電機轉矩對比
備注：步進電機電壓平衡方程式：U=E+IR，供電電壓U，電機反電動勢E，繞組電流I，繞組電阻R。電機轉速越高反電動勢越大，能流入電機繞組的電流越小，導致電機力矩越小。
轉子慣量：步進電機轉子旋轉慣量，負載慣量不宜超過電機轉子慣量5倍。
步距角：整步下一個脈沖信號步進電機轉過的角度。一般兩相混合式步進電機步距角是1.8°，三相混合步進電機步距角是1.2°，五相混合步進電機步距角是0.72°。
2.2 步進電機結構
圖五：步進電機內部結構
2.3步進電機接線方式
圖六：步進電機接線方式
a) 四線電機：輸出電流設成等于或略小于電機額定電流值；
b) 六線電機高力矩模式：輸出電流設成電機單極性接法額定電流的50%；
c) 六線電機高速模式：輸出電流設成電機單極性接法額定電流的99% ；
d) 八線電機并聯接法：輸出電流可設成電機單極性接法額定電流的140% ；
e) 八線電機串聯接法：輸出電流可設成電機單極性接法額定電流的70%。
2.4步進電機特點
低速力矩大，轉矩會隨著轉速的提高而降低，一般在800rpm以上力矩下降加快，精度是步距角的3%~5%，整圈沒有累積誤差，兩相混合步進電機精度為0.18°；步進電機采用開環控制，系統響應性快，無過沖和整定時間，停止時電機軸無微振動。步進電機存在低頻共振，個共振點的轉速大約是1r/s。步進電機是恒電流控制，發熱和噪音較大，同時沒有過載能力，電機力不夠就會堵轉，故選型時應預留1.4-2倍安全系數。步進電機及驅動器使用便捷無需復雜的調試就能使用。
3閉環步進
本體是步進電機，增加位置反饋器件（光電編碼器或磁編碼器），運用類似伺服電機的控制方法形成的閉環控制系統。
圖七：雷賽CL系列閉環步進的3D和實物圖
3.1閉環步進重要參數
編碼器精度：電機轉一圈編碼器反饋到驅動器的脈沖個數，影響閉環步進精度。閉環步進常規編碼器線數有1000線、2500線、5000線。以5000線為例，它的分辨率為360°/(4*5000)=0.018° ，精度高于開環控制的步進電機。
矩頻曲線：描述電機轉矩和轉速關系的曲線。
位置誤差：指令位置和編碼器反饋位置之間的差值。位置誤差過大驅動器會報超差報警。
3.2閉環步進原理框圖
圖八：閉環步進原理框圖
3.3 閉環步進的特點
閉環步進根據負載大小自動調節繞組電流大小，發熱和振動小于開環步進，有編碼器反饋所以精度高于普通步進電機，電機響應比開環步進慢，運行過程中存在位置誤差，誤差會在指令停止后數毫秒逐漸降低。高速力矩比開環步進大，常見應用在0-1500rpm場合。做插補機械剛性不足（皮帶結構）且負載慣量較大時，會因為位置跟蹤誤差大導致偏位。小部分閉環步進需要簡單的調試才能使用。
4交流伺服
伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統。位置模式下伺服電機靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度。同時伺服電機編碼器具備反饋功能，伺服電機每旋轉一個角度，編碼器都會發出對應數量的反饋脈沖，反饋脈沖和伺服驅動器接收的脈沖形成閉環控制，這樣伺服驅動器就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現精確的定位。
圖九：雷賽L5系列交流伺服產品實物圖
4.1伺服電機重要參數
額定轉速：電動機輸出連續轉矩（額定轉矩）、以額定功率運行時的轉速。
額定轉矩：是指電機能夠連續安全輸出的轉矩大小，在環境溫度為25 °C時，在該轉矩下連續運行，電動機繞組溫度和驅動器功率器件溫度不會超過允許溫度，電動機或驅動器不會損壞。
轉矩：電動機所能輸出的轉矩。在轉矩下短時工作不會引起電機損壞或性能不可恢復。
電流：伺服短時間工作允許通過的電流，一般為額定電流的3倍。
轉速：電機短時間工作的轉速，轉速電機力矩下降，電機發熱量更大。
轉子慣量J：伺服電機轉子旋轉慣量單位kgcm^2，一般負載慣量不超過20倍電機轉子慣量。
編碼器線數：電機轉一圈編碼器反饋到驅動器的脈沖個數，影響閉環步進精度。伺服常規編碼器線數有2500線、5000線、17位和23位編碼器。17位編碼器精度為0.0027°高于常規的步進和閉環步進。
伺服電機兩個重要公式：T=Kt*I，P=n（單位換算成弧度/秒）*T。