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利用將電能轉化成機械的的電磁學原理的步進器,還可以叫做步進電動機
早在20世紀20年代人們就開始使用這種電機。隨著嵌入式系統(例如打印機、磁盤驅動器、玩具、雨刷、震動尋呼機、機械手臂和錄像機等)的日益流行,步進電機的使用也開始暴增。不論在工業、軍事、醫療、汽車還是娛樂業中,只要需要把某件物體從一個位置移動到另一個位置,步進電機就一定能派上用場。步進電機有許多種形狀和尺寸,但不論形狀和尺寸如何,它們都可以歸為兩類:可變磁阻步進電機和永磁步進電機。
步進電機是由一組纏繞在電機固定部件--定子齒槽上的線圈驅動的。通常情況下,一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管,而在電機中,繞在齒上的金屬絲則叫做繞組、線圈、或相。
1.步進電機的定義
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。
2.步進電機的優點
(1)步距值不受各種干擾因素的影響。(只要電壓在工作范圍內)如電壓的大小,電流的數值、波形、溫度的變化等。
(2)誤差不長期積累。步進電機每走一步所轉過的角度與理論步距之間總有一定的誤差,從某一步到任何一步,也總有一定的累積誤差,但是,每轉一圈的累積誤差為零,所以步距的累積誤差不是長期的累積下去。
(3)控制性能好,啟動、停車、翻轉都是在少數脈沖內完成,在一定的頻率范圍內運行時,任何運動方式都不會丟失一步。所以,步進電機被廣泛應用于數控機床上。
3.步進電機的缺點
(1)力量小,承受的載荷比較小。
(2)失步會引起控制誤差,轉速有限。
4.步進電機的種類
步進電動機分為反應式、永磁式及混合式三種基本類型。
(1)反應式電機 由磁性材料組成的繞組,固定在定子上面。使得它具有結構簡單、成本低廉、步距角小,可達1.2°的顯著特點、但依然存在著其動態性能差、效率低、發熱大,可靠性難保證的缺點。
(2)永磁式電機 由永久磁性材料組成的永磁式步進電機,它的轉子的極數與定子的極數相同。其顯著的特點是動態性能好、輸出力矩大的優點,但它的缺點是電機精度差,步矩角大(一般為7.5°或15°)。
(3)混合式電機 綜合了反應式和永磁式電機的優點,混合式步進電機的定子上有多相繞組、轉子上采用了永磁材料,由于轉子和定子上均有多個小齒,進而能夠提高步矩精度。輸出力矩比較大、動態性能優良,步距角小是它的綜合優勢,但同時也暴露了結構復雜、成本相對較高的缺點。
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