注冊(cè)資產(chǎn)評(píng)估師《機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)》預(yù)習(xí)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)

第五章 數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

　　知識(shí)點(diǎn)十三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)（掌握）

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要用于開環(huán)位置控制。比較簡(jiǎn)單，控制和維修也比較方便。由于開環(huán)系統(tǒng)精度不高，且步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率和速度也不高，因此這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅用于小容量、速度低和精度不太高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和電加工機(jī)床、計(jì)算機(jī)的打印機(jī)、繪圖儀等外部設(shè)備。

　?。ㄒ唬┎竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移（或直線位移）的執(zhí)行元件。

　　【提示】脈沖數(shù)增加，角（或直線）位移隨之增加；脈沖頻率高，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度就快，反之則慢；分配脈沖的相序改變，電動(dòng)機(jī)便反轉(zhuǎn)。

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組所加電源是脈沖電壓，也稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，有多種分類方法。若按工作原理分類，則可將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為：反應(yīng)式（磁阻式）、電磁式、永磁式和永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。其中反應(yīng)式和永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)比較常用。

　　1.反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

　　

　　工作過程：當(dāng)A、B、C三對(duì)磁極的繞組依次輪流通過直流電時(shí)，則A、B、C三對(duì)磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　首先，當(dāng)A相繞組通電，B、C兩相斷電時(shí)，轉(zhuǎn)子的齒1、3分別被定子磁極A-A‘吸引而對(duì)齊。

　　然后，A相斷電，B相通電，于是轉(zhuǎn)子的2、4兩齒被定子磁極B-B‘吸引，這時(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30o，接下去B相斷電，C相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與定子磁極C-C′軸線對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)過了30 o.

　　這種按A→B→C→A→B→C→A……順序輪流通電的方式稱為三相單三拍。“三相”是指定子有三相繞組A、B、C，“單”是指每次只有一相繞組單獨(dú)通電，“三拍”是指經(jīng)過三次經(jīng)過切換控制繞組的通電狀態(tài)為一個(gè)循環(huán)。每一拍，即輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，稱之為步距角θs.其計(jì)算公式如下：

　　

　　

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也可以采用三相單、雙拍通電方式，通電順序?yàn)锳→AB→B→BC→C→CA→A……三相繞組經(jīng)過六次切換完成一個(gè)循環(huán)，因而稱為三相單雙六拍。

　　步距角：

　　而一圈是360°

　　所以一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)是

　　轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)/分，

　　即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)。

　　

　　【提示】步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)多，齒距角就小，步距角也就越小，位置精確度就越高。轉(zhuǎn)子齒數(shù)多，步距角就小。

　　除三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)外，還有四相、五相、六相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

　　2.永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

　　

　　定子轉(zhuǎn)子的齒距通常相同。

　　由于在磁路中含有永久磁鋼，所以，永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組斷電后，仍有一定的定位轉(zhuǎn)矩。

　　3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：

　?。ǘ┎竭M(jìn)電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求（了解）

　　1.電源的相數(shù)、電壓、電流、通電方式與步進(jìn)電機(jī)的要求相適應(yīng)；

　　2.滿足起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率的要求；

　　3.工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)；

　　4.成本低，效率高，安裝和維護(hù)方便；

　　驅(qū)動(dòng)電源由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)器組成。