步進電動機有多少種類(一)
林建平
發(fā)布于2022-10-12 19:32
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標簽:伺服
步進電動機種類繁多,按運動方式分為:旋轉(zhuǎn)、直線和平面步進電動機三大類:按電動機輸出轉(zhuǎn)矩分為:快速和功率步進電動機;按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的工作方式分為:反應式、永磁式和混合式三類;按勵磁組數(shù)又可分為:兩相、三相、四相、五相和八相等;按電流極性分為:單極性和雙極性。圖1-1給出了步進電動機的主要分類方式, 其中最常用的分類方式是按電動機轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生工作方式,混合步進電動機是應用最為廣泛的步進電動機。
圖1-1 步進電動機分類
按運動方式分類
不同類型的步進電動機有其各自獨特的運行方式,以實現(xiàn)各種復雜的運動形式。在旋轉(zhuǎn)、直線、平面這三種方式中,直線運動方式目前最為流行,很多步進電動機產(chǎn)品是直線步進電動機。
1.旋轉(zhuǎn)式步進電動機
旋轉(zhuǎn)式步進電動機在電子專用設備和數(shù)控機床中應用廣泛。它以自身的旋轉(zhuǎn)做運動,通過傳動零件使執(zhí)行機構(gòu)做旋轉(zhuǎn)運動或直線移動。在數(shù)控設備中作為傳動動力時,扭矩較小是步進電動機其比較突出的弱點之一。
2.直線步進電動機
直線步進電動機近些年發(fā)展很快,在電子工業(yè)、繪圖機、激光加工以及自動化等設備中應用十分廣泛。如圖 1-2所示,直線步進電動機能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動,將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成微步直線運動。尤其是在需要精密直線運動的地方,采用直線步進電動機尤為節(jié)省成本且方便。直線步進電動機為一種直線增量運動的電磁執(zhí)行元件,即使在開環(huán)條件下,無需直線位移傳感器,也能夠做到精確定位控制。直線步進電動機結(jié)構(gòu)簡單,定位精度高,可靠性好,是一種比較理想且易開發(fā)和推廣的高精度直線運動驅(qū)動裝置。
圖1-2直線步進電動機結(jié)構(gòu)圖
最初的直線步進電動機采用了一個滾珠螺母和絲桿的結(jié)合體,滾珠絲桿可使機械效率達到90%以上,盡管滾珠絲桿對于旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成線性運動是一個高效的裝置,但滾珠螺母很難校準,體積大而且費用較高。混合步進電動機目前采用的是梯形螺紋,盡管提供的效率為20%~70%,但它具有設計簡單、緊湊、實用性和可靠性強等優(yōu)點。
直線步進電動機的優(yōu)點如下:
① 直接產(chǎn)生直線運動,不需要其他裝置來轉(zhuǎn)化。
②在開環(huán)情況下產(chǎn)生精確定位,控制系統(tǒng)簡單且易于實現(xiàn)。
③工作時累積誤差較小。
④ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單耐用。
⑤ 運行可靠,傳遞效率高,制造成本低,易于維護。
直線步進電動機的缺點如下:
①采用普通控制器,效率低,步矩固定。
②輸出功率有限,帶負載能力十分有限。
③ 響應有大的超調(diào),從而造成電動機振蕩。
④在開環(huán)情況下,滾珠軸承摩擦負載增加了定位誤差。
3.平面步進電動機
平面步進電動機目前主要應用在半導體生產(chǎn)線和醫(yī)療儀器上等,特別適合于對定位和運動平穩(wěn)性要求高的場合,工作效率高且所需工作空間很小。平面電動機通過氣墊使動子支承起來,消除了機械摩擦,保證了很高的定位精度。傳動機構(gòu)為滑軌或氣墊,不同于傳統(tǒng)的滾珠絲桿等傳動機構(gòu)。它不僅能像普通直線步進電動機那樣做直線運動,并且在高速度和高加速度時仍能保證精確的定位。它的優(yōu)點主要有以下幾點:
①機構(gòu)簡單,只有少量精密件,加工月成本低。
②運動部件質(zhì)量小,速度與加速度較高高。
③用氣墊保持運動部件與固定部件之門間的氣隙,沒有機械磨損,精度始終不變。