步进电机型号、参数、选择.ppt

主要内容一、步进电动机简介步进电动机的历史步进电动机的定义步进电动机的工作原理步进电动机的机座号步进电动机构造步进电动机主要参数步进电动机的特点一、步进电动机简介6.步进电动机主要参数步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，用m表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线。7.步进电机的特点一般步进电机的精度为步距角的3-5%，且不累积；步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点；步进电机的力矩会随转速的升高而下降（U=E+L(di/dt)+I*R）空载启动频率：即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。步进电机的起步速度一般在10~100RPM，伺服电机的起步速度一般在100~300RPM。根据电机大小和负载情况而定，大电机一般对应较低的起步速度。低频振动特性：步进电动机以连续的步距状态边移动边重复运转。其步距状态的移动会产生1步距响应。电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然。步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声方法：通过改变减速比等机械传动避开共振区；采用带有细分功能的驱动器；换成步距角更小的步进电机；选用电感较大的电机换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本高；采用小电流、低电压来驱动。在电机轴上加磁性阻尼器；中高频稳定性电机的固有频率估算值：式中：Zr为转子齿数；Tk为电机负载转矩；J为转子转动贯量二、步进驱动器简介恒流驱动恒流控制的基本思想是通过控制主电路中MOSFET的导通时间，即调节MOSFET触发信号的脉冲宽度，来达到控制输出驱动电压进而控制电机绕组电流的目的。单极性驱动微步驱动微步驱动技术是一种电流波形控制技术。其基本思想是控制每相绕组电流的波形，使其阶梯上升或下降，即在0和最大值之间给出多个稳定的中间状态，定子磁场的旋转过程中也就有了多个稳定的中间状态，对应于电机转子旋转的步数增多、步距角减小。采用细分驱动技术可以大大提高步进电机的步矩分辨率，减小转矩波动，避免低频共振及降低运行噪声步距角：控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。步进电动机的闭环伺服控制6、导通和截止时的电机绕组电流和电压的关系电压和电流与转速、转矩的关系三、电机选型计算方法2.电机定位精度的选择机械传动比确定后，可根据控制系统的定位精度选择步进电机的步距角及驱动器的细分等级。一般选电机的一个步距角对应于系统定位精度的1/2或更小。注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。伺服电机编码器的分辨率选择：分辨率要比定位精度高一个数量级。3.电机力矩选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）转动惯量计算物体的转动惯量为：式中：dV为体积元，为物体密度，r为体积元与转轴的距离。单位：kgm2将负载质量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：加速度计算四、计算例题（直线运动）故有：L＝0.2Vmax/2＋1.8Vmax＝0.4m得：Vmax＝0.4/（0.2/2＋1.8）＝0.211m/s所以，加速度为：选择同步带直径Φ和步进电机细分数m则第1级从动轮直径为取：Φ2＝75mm；电机最大转速为：驱动器细分数：故，取4细分就很合适了。实际脉冲当量：选57HS09即可，其静力矩为0.9Nm。和57HS09类似的电机矩频特性图如下：五、雷赛公司步进驱动器的命名方法六、雷赛公司驱动器产品线介绍七、电机接线方法差分方式典型接线方法4、6和8线电机接线方法八、评判步进系统好坏的依据1）振动、噪音（运行平稳性）；2）中、高速力矩；3）温升（发热情况）；4）保护功能；5）可靠性九、使用过程中常见问题及原因分析十、步进驱动系统的常见问题4、步进电机的驱动方式有几种？一般来说，步进电机有恒压，恒流驱