1.步進電機是什么?
步進電機是將電脈沖轉換成角位移的致動器。簡言之,當步進驅動器接收到脈沖信號時,它驅動電機以固定的角度,即步進角沿設定方向旋轉。通過控制脈沖數,可以控制角位移量,從而實現精確定位。同時,可以通過控制脈沖頻率來調節電機的速度和加速度。
2.步進電機是如何分類的?
步進電機主要分為永磁型、變磁阻型和混合型。
永磁步進電機通常是兩相的。扭矩和體積相對較小。步距角一般為7.5度或15度。
變磁阻步進電機一般為三相,可輸出大轉矩。步距角通常為1.5度,但噪聲和振動較大。這種步進電機在20世紀80年代在歐洲、美國等發達地區和國家已被淘汰。
混合式步進電機綜合了永磁型和可變磁阻型的優點。它可分為兩相、三相和五相。兩相、三相和五相混合式步進電動機的步距角通常分別為1.8度、1.2度和0.72度。在市場上出售的步進電機中,兩相型是最廣泛使用的。
3.什么是保持扭矩?
保持轉矩是當步進電機通電但不旋轉時定子鎖定轉子所需的轉矩。通常,低速步進電機的轉矩接近保持轉矩。由于輸出轉矩隨著轉速的增加而減小,輸出功率也隨著轉速的增加而變化,保持轉矩成為測量步進電機的最重要參數之一。例如,當人們說一臺2N·m步進電機時,在沒有特別注明的情況下,意味著這個步進電機的保持轉矩為2N·m。
4.制動轉矩是什么?
制動力矩是在未通電步進電機中存在的轉矩。由于變磁阻步進電動機的轉子不是由永磁材料制成的,所以它沒有制動力矩。
5.步進電機的精度是多少?它是累積的嗎?
步進電機精度為步距角±5%,不累加。
6.步進電機的允許表面溫度是多少?
步進電機的過溫會導致磁性材料退磁,從而導致轉矩減小甚至失步。因此,電機表面的最大允許溫度應該取決于電機中使用的磁性材料的退磁點。一般來說,磁性材料的退磁點在130℃以上。有些甚至達到200℃以上。因此,步進電機的表面溫度在80到90攝氏度之間是完全正常的。
7.為什么步進電機的轉矩隨著速度的增加而減小?
當步進電機旋轉時,電機的相繞組的電感將形成反向電動勢。頻率越高,反電動勢越大。在反向電動勢的作用下,相電流隨著頻率或速度的增加而減小,從而導致轉矩減小。
8.為什么步進電機在低速時能正常工作,但在速度高于一定值時不能啟動并伴有嘯叫呢?
步進電機有一個技術參數:空載啟動頻率,它是步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率。如果脈沖頻率高于此值,則電動機不能正常起動,可能會發生失步或失速。在負載情況下,起動頻率應較低。如果要求電機達到高速旋轉,則應該有一個脈沖頻率的加速過程,即起動頻率較低,但脈沖頻率以一定的加速度(從低速到高的速度)上升到所需的高頻。
9.如何消除兩相混合式步進電動機低速運行時產生的噪聲和振動?
大噪聲和大振動是步進電機低速旋轉的固有缺陷。它可以通過以下方式來克服:
A.如果電機工作在諧振區域,則改變降低比率或采取其他措施避開諧振區域;
B.采用帶細分功能的驅動器。這是最常用和最簡單的方法;
C.用較小的步距角代替兩相電機,如三相或五相步進電機;
D.用交流伺服電機代替兩相步進電機可以幾乎完全消除噪聲和振動,但成本較高;
E.在馬達的固定位置安裝減震器,以防止與底板共振。該方法能顯著降低噪聲,得到了廣泛的應用。
10.細分驅動器的細分數能代表精度嗎?
步進電機細分技術實質上是一種電子阻尼技術(請參閱相關文獻)。其主要目的是削弱或消除步進電機的低頻振動。提高電機的運行精度僅僅是該技術的附加功能。例如,步進角為1.8°的兩相混合式步進電動機。如果細分驅動器的細分數設置為4,則電機的操作分辨率為每脈沖0.45°。但電機精度能否達到或接近0.45°取決于細分電流的控制精度和其他因素。不同廠家的細分驅動器的精度可能相差很大。細分數越大,控制精度越難。
11.如何確定步進電機驅動的直流電源?
A.電壓的測定
混合步進電機驅動的電源電壓通常在很寬的范圍內(通常為12~48伏直流)。根據電機的工作速度和響應進行選擇。如果電機快速旋轉并快速響應,則電壓應該很高。但是請注意,電源電壓的紋波不應該超過驅動器的最大輸入電壓,否則驅動器可能損壞。
B.電流的測定
電源電流一般根據驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源,電流可以選擇為I的1.1倍或1.3倍,如果使用開關電源,電流可以是I的1.5至2.0倍。
12.如何以簡單的方式調節電動雙相步進電機的旋轉方向?
這可以通過交換電機和驅動器的A+和(或B+和B-)來完成。
選型指南
購買者在選擇電機時經常遇到問題。事實上,他們可以從性能參數和尺寸兩個方面來選擇合適的電機。
在電機性能方面,客戶需要確定以下參數:步進電機需要確定:步距角、相電流、轉矩、電阻等;無刷電機或伺服電機需要確定:功率、速度、轉矩、驅動方式等。
對于尺寸的選擇,首先考慮外徑或邊長和機身長度。同時,客戶需要考慮端蓋的尺寸和法蘭、軸的尺寸、對鉛的要求等因素。
一些客戶可能對電機的使用有其他要求,如防水、耐高溫、使用壽命長等。對電機有特殊要求的客戶需要與供應商單獨確認這些信息。