伺服电机原理和应用.pdfVIP

www.PLC 步进电机的发展、应用和种类简 介 步进电机最早是在1920年代由英国人所开发。1950年代后期晶体管的发明也逐 渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。往后经过不断改良， 使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖 性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高 的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需 要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。 步进电机依其构造上的差异可分为三大类： （下图一） • 可变磁阻式 （VR型）： 转子以软铁加工成齿状，当定子线圈不加激磁电压时，保持转矩为零，故其 转子惯性小、响应性佳，但其容许负荷惯性并不大。其步进角通常为 15°。 www.91HMI.com www.PLC • 永久磁铁式 （PM型）： 转子由永久磁铁构成，其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。依转 子材质区分，其步进角有45°、90°及7.5°、11.25°、15°、18° 等几种。 • 混和式 （HB型）： 转子由轴向磁化的磁铁制成，磁极做成复极的形式，其乃兼采可变磁阻式步 进电机及永久磁铁式步进电机的优点，精确度高、转矩大、步进角度小。 （图一） www.91HMI.com www.PLC 目前市场上所使用的工业用步进电机，以混和式（HB型）最为普遍。 步进电机的特征 高精度的定位： 步进电机最大特征即是能够简单的做到高精 度的定位控制。以5相步进电机为例：其定位基本单位（分辨 率）为0.72°（全步级）/0.36°（半步级），是非常小的； 停止定位精度误差皆在±3分（±0.05°）以内，且无累计误 差，故可达到高精度的定位控制。 （步进电机的定位精度是取决于电机本身的机械加工精度） 位置及速度控制： 步进电机在输入脉冲信号时，可以依输入的脉 冲数做固定角度的回转进而得到灵活的角度控制（位置控制）， 并可得到与该脉冲信号周波数（频率）成比例的回转速度。 具定位保持力： 步进电机在停止状态下（无脉波信号输入时）， 仍具有激磁保持力，故即使不依靠机械式的剎车，也能做到停 止位置的保持。 动作灵敏： 步进电机因为加速性能优越,所以可做到瞬时 起动、停止、正反转之快速、频繁的定位动作。