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丝杆步進電機的运行原理与用途

时间:2020-11-25 10:30


丝杆步進電機基本原理
  采用一根螺杆和螺母相啮合 ,采取某种方法防止螺杆螺母相对转动 ,从而使螺杆轴向移动。一般而言 ,目前有两种实现这种转化的方式 ,第一种是在电机内置一个带内螺纹的转子 ,以转子的内螺纹和螺杆相啮合而实现线性运动 ,第二种是以螺杆作为电机出轴 ,在电机外部通过一个外部驱动螺母和螺杆相啮合从而实现直线运动。这样做的结果是大大简化了设计 ,使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线步進電機进行精密的线性运动。直线步進電機被广泛应用于包括制造、精密校准、精密流体测量、精确位置移动等诸多高精度要求领域。
 
  丝杆步進電機的工作原理
  丝杆步進電機的转子为永磁体 ,当电流流过定子绕组时 ,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度 ,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲 ,电动机转动一个角度前进一步。丝杆步進電機输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序 ,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步進電機的转动。
 
丝杆步進電機
 
  丝杆步進電機发热原理通常见到的各类电机 ,内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻 ,通电会产生损耗 ,损耗大小与电阻和电流的平方成正比 ,这就是我们常说的铜损 ,如果电流不是标准的直流或正弦波 ,还会产生谐波损耗 ;铁心有磁滞涡流效应 ,在交变磁场中也会产生损耗 ,其大小与材料 ,电流 ,频率 ,电压有关 ,这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来 ,从而影响电机的效率。丝杆步進電機一般追求定位精度和力矩输出 ,效率比较低 ,电流一般比较大 ,且谐波成分高 ,电流交变的频率也随转速而变化 ,因而步進電機普遍存在发热情况 ,且情况比一般交流电机严重。
 
  丝杆步進電機的用途
 
  1、絲杆步進電動機工作時每相繞組不是恒定地通電 ,而是按一定的規律輪流通電。
 
  2、每輸入一個脈沖電信號轉子轉過的角度稱爲步距角。
 
  3、丝杆步進電機可以按特定指令进行角度控制 ,也可以进行速度控制。角度控制时 ,每输入一个脉冲 ,定子绕组就换接一次 ,输出轴就转过一个角度 ,其步数与脉冲数一致 ,输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。速度控制时 ,步進電機绕组中送入的是连续脉冲 ,各相绕组不断地轮流通电 ,步進電機连续动转 ,它的转速与脉冲频率成正比。改变通电顺序 ,即改变定子磁场旋转方向 ,就可以控制电机正转或是反转。
 
  4、丝杆步進電機具有自锁能力。当控制脉冲停止输入 ,而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时 ,则电机可以保持在固定的位置上 ,即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上 ,这样 ,步進電機可以实现停车时转子定位。