任务4.3步进电动机的认知.ppt

* 任务4.3 步进电动机的认知 一、步进电动机的结构 步进电动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直线位移的执行器。给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度。因此步进电动机也称为脉冲电动机或脉冲马达。 1.步进电动机的分类 步进电动机的种类较多，按运行方式分为旋转型和直线型两类；按工作原理分为反应式、永磁式和永磁感应式三种。其中反应式步进电动机是我国目前使用最广泛的一种，它具有惯性小、反应快和速度高的特点。 2.三相反应式步进电动机的结构 步进电动机在结构上分为定子和转子两部分。其定子、转子用硅钢片或其他软磁材料制成，定子上有6个磁极，每个磁极上绕有励磁绕组，相对的两个磁极组成一相，分成U、V、W三相，转子上有4个均匀分布的齿，无绕组，它是由带齿的铁芯做成的，如图4-15所示。 二、三相反应式步进电动机的工作原理 1.三相反应式步进电动机的工作原理 (1)三相单三拍工作方式 三相反应式步进电动机的工作原理如图4-16所示。定子绕组每改变一次通电方式，就称为一拍。电动机转子所转过的空间角度称为步距角θb。三相单三拍，“单”是指每次只对一相控制绕组通电；“三拍”是指经过三次切换控制绕组的通电状态为一个循环，此时的步距角θb＝30o。 (2)三相双三拍工作方式 即通电顺序按UV→VW→WU→UV（顺时针方向）或UW→ WV→VU→UW（逆时针方向）进行，其步距角仍为30o，由于双三拍控制每次有二相绕组通电，而且切换时总保持一相绕组通电，所以工作比较稳定。三相双三拍式工作原理如图4-17所示。 (3)三相单、双六拍工作方式 按U→UV→V→VW→W→WU→U顺序通电，即首先U相通电，然后U相不断电，V相再通电，即U、V两相同时通电，接着U相断电而V相保持通电状态，然后再使V、W两相通电，依次类推，每切换一次，步进电动机顺时针转过15o，如图4-18所示。三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且转换过程中始终保证有一个绕组通电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。 2.小步距角三相反应式步进电动机工作原理 小步距角三相反应式步进电动机的结构如图4-19所示，它的定子上有6个极，上面装有控制绕组并联成U、V、W三相，转子上均匀分布40个齿，定子每个极面上也各有5个齿，定子、转子的齿宽和齿距都相同。 2.小步距角三相反应式步进电动机工作原理 步进电动机的步距角θb的大小是由转子的齿数Zr、控制绕组的相数m和通电方式所决定。它们之间存在以下关系 式中，C—通电状态系数，当采用单拍或双拍方式时，C＝1；而采用单、双拍方式时，C＝2。 当步进电动机通电的脉冲频率为f(即每秒的拍数或每秒的步数)时，步进电动机的转速n为： 式中，f—脉冲的单位是1/s；n的单位是r/min。 三、步进电动机的应用计算机X轴步进 随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用越来越广泛。如数控机床、绘图机、计算机外围设备、自动记录仪表、钟表、数/模转换装置等都有所应用。步进电动机的主要优点是整个系统简化，且运行可靠、准确。其主要不足之处是效率较低，且需配上适当的专用驱动电源，它带负载惯量的能力不强。使用时要合理选择转矩的大小和负载转动惯量的大小，才能获得满意的运行性能。 步进电动机在数控线切割机床上的应用如图4-20所示。加工工件时，首先将加工工艺程序和数据编程输入计算机储存，然后操作计算机进行运算处理，分别对X、Y方向上的步进电动机给出控制电脉冲，以实现对加工零件进行线切割的目的。 *