步進電機詳細講解

1、步進電動機l一、組成一、組成 伺服驅(qū)動單元、執(zhí)行元件、傳動機構(gòu)伺服驅(qū)動單元、執(zhí)行元件、傳動機構(gòu) CNC步進電機步進電機 驅(qū)動放大驅(qū)動放大 工作臺工作臺 二、步進電機二、步進電機將將電脈沖電脈沖轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成機械角位移機械角位移的裝置的裝置 電脈沖電脈沖機械角位移機械角位移大小大小 輸入脈沖個數(shù)輸入脈沖個數(shù)速度速度 輸入脈沖頻率輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序方向：繞組通電順序3.3.工作原理工作原理三拍三拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角= = 3= 3o o3 4 40 00631 . . 一般一般 =m繞組相數(shù)；繞組相數(shù)；Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍k=1,雙拍雙拍k=2。mzk063六拍六

2、拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角 = = 1.5o3 40402 . . 0633.3.工作原理工作原理定子繞組定子繞組通斷電順序通斷電順序 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 定子繞組定子繞組通斷電轉(zhuǎn)換頻率通斷電轉(zhuǎn)換頻率 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 定子繞組定子繞組通斷電次數(shù)通斷電次數(shù) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 三相單三拍三相單三拍 A B C A A B C A （K=1K=1） 三相雙三拍三相雙三拍 AB BC CA AB AB BC CA AB （K=1K=1） 三相六拍三相六拍 A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A （K=2K=2） v 通斷電方式通斷電方式4.4.步進電機的選擇步進電機

3、的選擇1)1)步進電機選擇原則：步進電機選擇原則： 步矩角步矩角 與機械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的與機械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的 保證電機保證電機輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩，大于負載所需轉(zhuǎn)矩，大于負載所需轉(zhuǎn)矩 能與機械系統(tǒng)的負載能與機械系統(tǒng)的負載慣量相匹配慣量相匹配 為使電機具有良好的為使電機具有良好的起動起動性能及較快的性能及較快的響應(yīng)響應(yīng)速度速度 推薦推薦 J Jleqleq/Jm=4/Jm=4 式中式中 J Jleqleq為系統(tǒng)為系統(tǒng)等效負載等效負載轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 JmJm 為為電機電機轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 電機電機運行速度運行速度和和最高工作頻率最高工作頻率能滿足工作臺切削加工能滿足工作臺切

4、削加工 和快移要求。和快移要求。 = = t/360 t/360 i i 計算步進電機運行頻率計算步進電機運行頻率 步進電機運行頻率步進電機運行頻率 f ( Hz) f= V / (60 )式中式中 , V 工作臺進給速度工作臺進給速度 mm/min2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟2)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟 初定步進電機初定步進電機步距角步距角，計算，計算減速比減速比，確定，確定齒輪副齒輪副 初選步進電機型號，根據(jù)其工作方式，初定步距角初選步進電機型號，根據(jù)其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 : 步進電機步距角步進電機步距角, (o)/脈沖脈沖 t :

5、滾珠絲桿導(dǎo)程滾珠絲桿導(dǎo)程，mm: 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量，mm/脈沖脈沖 計算慣量計算慣量 2)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟設(shè)設(shè)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)如右圖所示：如右圖所示：伺服系統(tǒng)總慣量伺服系統(tǒng)總慣量JG為為JG=Jm+Jleq式中：式中：Jm 步進電機步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 Jleq 換算到電機軸上的換算到電機軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量等效負載轉(zhuǎn)動慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 22)2)步進電機選擇步驟步進電機選

6、擇步驟 計算慣量計算慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 2 nm 步進步進電機速度電機速度 r/min ni 第第i個個轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)速r/minJi 第第i個轉(zhuǎn)動部件的個轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2Vj 第第j個移動部件的個移動部件的移動速度移動速度 m/minMj 第第j個移動部件的個移動部件的質(zhì)量質(zhì)量 kg 計算慣量計算慣量2)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟i.圖示的圖示的一級一級齒輪減

7、速系統(tǒng)齒輪減速系統(tǒng)nz 1nz 2nmnz 2V=nz2 . t式中式中 V工作臺移動速度工作臺移動速度 m/min t絲桿導(dǎo)程絲桿導(dǎo)程 m 計算慣量計算慣量2)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟式中式中 Jz1 齒輪齒輪1的轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Jz2 齒輪齒輪2的轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Js 絲桿絲桿2的轉(zhuǎn)動慣量的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Mw 工作臺的質(zhì)量工作臺的質(zhì)量 kg2222212()()()2wzzleqzzswmmmVnnJJJJMnnn21222222211411224wzzswMtJJJiiiMtJzJzJsi例題1. 已知已知脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量0

8、.005mm，步進電機步進電機步距角步距角為為0.75，滾珠絲，滾珠絲杠基本杠基本導(dǎo)程導(dǎo)程為為4mm，求減速器的求減速器的傳動比傳動比 .所以，減速器傳動比為所以，減速器傳動比為 3:53:5。解：脈沖當(dāng)量解：脈沖當(dāng)量絲杠導(dǎo)程 步距角 傳動比i絲杠導(dǎo)程 步距角 傳動比i=360o 360o程程導(dǎo)導(dǎo)0.005 3604 0.75350.6i =2、如圖示，一臺五相十拍運行的步進電動機，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動工作臺移動。齒輪1的齒數(shù)選定為Z1=27，步進電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=48，并設(shè)定步進電動機每走一步，工作臺移動5m。當(dāng)絲杠導(dǎo)程t=4mm，時，試求齒輪2的齒數(shù)Z2。3某數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)中，已知齒輪分度圓直徑d1=64mm