数控私服驱动系统步进电机要点.ppt

步进电机的主要特性 3 步进电机的主要特性 3 步距角α 矩角特性最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq 启动频率fq和启动时的惯频特性 运动矩频特性 加、减速特性 3.1 步距角α 步距角α指每给一个脉冲信号，电机转子应转过角度的理论值。 其中，m为定子相数；z为转子齿数；k为通电系数，若连续两次通电相数相同为1，若不同则为2。 数控机床所采用的步进电机的步距角一般为 通电—静态—负载M—失调角 —电磁转矩Mj 三相步进电机的各相矩角特性 Mjmax为最大静转矩，代表电机承载能力的重要指标。 相邻两条曲线的交点为电机运行状态的最大启动转矩Mq，负载小于Mq时，电机才能正常启动运行，否则将会失步。 3.2矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq 启动频率 ：空载时，步进电机由静止突然启动、并进入不丢步的正常运行状态所允许的最高频率。是反映步进电机快速性能的重要指标。 启动时的惯频特性：指电机带动纯惯性负载时启动频率和负载转动惯量之间的关系。一般随着负载惯量的增加，启动频率下降。 3.3启动频率fq和启动时的惯频特性 运行矩频特性：步进电机启动后，其运行速度能跟踪指 令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率。其值通 常是启动频率的4~10倍，运行频率上升，步进电机的输 出转矩下降，承载能力下降。 3.4运行矩频特性 3.5加、减速特性 加、减速特性：描述在步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加减速过程中，定子绕组通电状态的变化频率与时间的关系。当要求步进电机启动到大于启动频率的工作频率时，变化速度必须逐渐上升。 步进电机的分类 4 步进电机的分类 4 步进电机一般分为三类：永磁式步进电机、可变磁阻式步进电机和混合式步进电机。 永磁式步进电机（PM）的转子采用永 久磁铁、定子采用软磁钢制成，绕组 轮流通电，建立的磁场与永久磁铁的 恒定磁场相互吸引与排斥产生转矩。 PM型电机的特点是励磁功率小、效 率高、造价便宜，因此需要量也大。 由于转子磁铁的磁化间距受到限制， 难于制造，故步距角较大。 永磁式步进电机 可变磁阻式步进电机(VR)，又称反应 式步进电机，是一种传统的步进电机， 其定子与转子由铁芯构成，没有永久 磁铁，定子上嵌有线圈。 这种电机具有制造成本高、效率低、 转子的阻尼差、噪声大等缺点。制造 材料费用低、结构简单、步距角小。 可变磁阻式步进电机 混合式步进(HB)的转子导磁体上嵌有 永久磁铁，可以说是永磁型和可变磁 阻型相结合的一种形式。 它不仅具有VR型步进电机步距角小、 响应频率高的优点，而且还具有PM型 步进电机励磁功率小、效率高的优点。 混合式步进电机 步进电机的环形分配器 5 步进电机的环形分配器 5 环形分配器的主要功能：将数控装置送来的一串指令脉冲，按步进电机所要求的通电顺序分配给驱动电源的各相输入端，以控制励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。 CNC 装置 电源 环形 分配器 A相驱动 B相驱动 C相驱动 FULL/HALF DIR CLK M 步进电机的控制 6 步进电机的控制 6 步进电机的控制电路可以采用硬件方式构成，这种情况下，如果需要变动控制功能，则又须重新设计硬件电路，因此灵活性差、调整困难。 随着计算机数控技术的进步，原来由硬件线路实现的控制，都可由相应的计算机程序模块来实现。这样不但使控制功能增强，使电路简化、成本降低，而且可靠性也大大提高。 脉冲 方向 控制卡 驱动器 执行电机 电流 电压 第*组-步进电机 步 进 电 机 第*组成员： 内容 步进电机的工作原理 步进电机的主要特性 步进电机的分类 步进电机的环形分配器 步进电机的概述 步进电机的控制 步进电机的概述 1 步进电机的概述 1 步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移的电磁机械装置。由于所用电源是脉冲电源，所以也称为脉冲马达。 转子轴的角位移量与脉冲数成正比，其转速与电脉冲信号输入的频率成正比，通过改变频率就可以调节电机的转速。 步进电机 步进电机的特点 优点：控制系统结构简单、控制容易、维修方便，具有自锁能力，控制为全数字化，即数字化的输入指令脉冲对应着数字化的位置输出。 缺点：容易失步，特别是在大负载和速度较高的情况下更容易发生失步，耗能太多，速度不高，且功率越大移动速度越低，故主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床。 步进电机的工作原理 2 步进电机的工作原理 2 b)磁场形成 a) 内部结构横剖面示意图 步进电机的工作原理 2 A相通电 B相通电 C相通电 三相反应式步进电机三相三拍工作原理示意图 定子绕组通电顺序：A B C A 步进电机的工作原理 2 三相反应式步进电机三相六