直线步进电机性能测试平台的构建-晓明研究室.pdf

研究室会议资料 NoGLZ-001 直线步进电机性能测试平台的构建 The Construct of Test Platform for Linear Stepping Motor Testing System 郭良志 1. 前言 直线电机是近年来国内外积极研究发展的新型电机之一，本篇研资将介绍一款永磁式直线步进电机， 主要内容如下： （1）简述直线电机的发展、分类、基本结构、工作原理及衡量性能的指标； （2 ）构建软硬件平台，考察待测直线步进电机的步长、拉力等参数。 2．直线电机简介 2.1 概述[1] 直线电机也称线性电机、线性马达和直线马达。它是一种不需要中间转置装置，而能直接做直线运动 的的电动机械。过去，在各种工程技术中需要直线运动时，一般是用旋转电机通过曲柄连杆或蜗轮蜗杆等 传动机构来获得的。但是，这种传动形式往往会带来结构复杂、重量重、体积大、啮合精度差且工作不可 靠等缺点。 近几十年来，科学技术的发展推动了直线电机的研究和生产，目前在交通运输、机械工业和仪器仪表 工业中，直线电机已得到了推广和应用。 与旋转电机传动相比，直线电机传动主要具有下列优点： （1）直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪 音； （2 ）快速响应：用直线电机驱动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响, 因而加速和减 速时间短，可实现快速启动和正反方向运行； （3 ）仪表用的直线电机，可以省去电刷和换向器等易损零件，提高可靠性，延长使用寿命； （4 ）装配灵活性大，往往可将电机和其他机件合成一体。 2.2 电机分类[2] 直线电机在不同场合有不同的分类方法，可按照结构类型、功能用途或者工作原理进行分类。 按照功能用途划分，直线电机有以下3 类： （1）力电机 力电机是指单位输入功率所能产生的推力，此类电机主要用于在静止物体上或者低速设备上施加一定 的推力，以短时运行、低速运行为主，例如阀门的开闭、门窗的移动、机械手的操作等等。 （2 ）功电机 长期连续运行的直线电机，具体应用如磁悬浮列车。 （3 ）能电机 能在短时间内产生极高能量的直线电机，具体应用如导弹、鱼类等。 直线电机有多种形式，原则上对于每一种旋转电机都有其相应的直线电机。一般，按照工作原理来区 分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机（包括直线步进电机）三种。在伺服系统中，和 [1] 传统元件相应，也可制成直线运动形式的信号和执行元件 。 2.3 直线步进电机基本结构 实验待测电机型号为25BYZ-A022-04，为单轴直线步进电机，由常州市丰源微特电机有限公司生产， 其外形如图 1 所示。 1 研究室会议资料 NoGLZ-001 (a) 外形 (b) 接线图 图1 待测电机外形图 直线步进电机按照其轴向运动分为单轴、双轴和三轴。单轴通常为长条形而双轴通常为扁平的方形， 三轴电机则可由一台双轴电机加上一台单轴电机组合而成。基本结构如图2 所示。 （a） 电机内部结构 （b） 定子绕组方式 图2 直线步进电机基本机构 2.4 直线步进电机工作原理 直线步进电机是一种将输入的电脉冲信号转换为微步直线运动的驱动装置，其原理是将一根螺杆和