步進電機式電子膨脹閥工作及驅(qū)動原理ZLin

步進電機式電子膨脹閥工作及驅(qū)動原理ZLin當(dāng)前第1頁\共有35頁\編于星期六\7點內(nèi)容步進電機簡介步進電機的工作原理步進電機的基本構(gòu)造步進電機的類別步進電機的靜/動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語步進電機驅(qū)動式電子膨脹閥的主要應(yīng)用當(dāng)前第2頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機簡介步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。

當(dāng)前第3頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機基本工作原理例如電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。當(dāng)前第4頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機的工作原理動作順序：(1-1相)L1…N極,初始位置L1L2L3L4SNL2…N極,L1Off回轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)90°L3…N極,L2Off回轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)90°L4…N極,L3回轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)90°L1…N極,回復(fù)至初始位置當(dāng)前第5頁\共有35頁\編于星期六\7點基本參數(shù)-固有步距角固有步距角

即控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如艾默生EX4-8系列給出的值為1.8°（表示整步工作時為1.8°）通常步進電機步距角β的一般計算按下式計算。

β=360°/（Z·m·K）

β―步進電機的步距角；

Z―轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

m―步進電動機的相數(shù)；

K―控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)當(dāng)前第6頁\共有35頁\編于星期六\7點基本參數(shù)-相數(shù)步進電機的相數(shù)

電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，通常用m表示；目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。注：在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，OEM主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。當(dāng)前第7頁\共有35頁\編于星期六\7點基本參數(shù)-拍數(shù)步進電機的拍數(shù)

拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，

四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。當(dāng)前第8頁\共有35頁\編于星期六\7點基本參數(shù)-保持轉(zhuǎn)矩保持轉(zhuǎn)矩

步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。

它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。

比如，3N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為3N.m的步進電機。當(dāng)前第9頁\共有35頁\編于星期六\7點基本參數(shù)步進電機的精度

步進電機在轉(zhuǎn)動時，每個步距角的誤差

一般為步距角的3~5%，且不會累積。?n=理論步距角ɑn=實際電動機軸停止的位置Δ?n=角度差

當(dāng)前第10頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機的激磁方式（1-1相）當(dāng)前第11頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機激磁方式（2-2相）當(dāng)前第12頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機的種類步進電機的分類:(A)構(gòu)造上分類1)可變磁阻型或反應(yīng)型(VR型)(VariableReluctance)2)永磁型(PM型)(PermanentMagnet)3)混合型(HB型)(Hybrid)(B)驅(qū)動方式分類1)雙極驅(qū)動型(Bipolar)2)單極驅(qū)動型(Unipolar)(C)其它1)線性型(LinearStepperMotor) 當(dāng)前第13頁\共有35頁\編于星期六\7點基本構(gòu)造可變磁阻型（VR）當(dāng)前第14頁\共有35頁\編于星期六\7點基本構(gòu)造永磁型（PM）當(dāng)前第15頁\共有35頁\編于星期六\7點Saginomia電子膨脹閥上頂蓋轉(zhuǎn)子主彈簧閥體芯套轉(zhuǎn)子本體芯套支撐彈簧彈簧墊圈螺紋套錐針定位圈當(dāng)前第16頁\共有35頁\編于星期六\7點基本構(gòu)造混合型（HB）當(dāng)前第17頁\共有35頁\編于星期六\7點艾默生EX4-8系列混合型，雙極驅(qū)動步進電機閥瓣(陶瓷)流口(水珠形)傳動軸導(dǎo)桿接線柱當(dāng)前第18頁\共有35頁\編于星期六\7點單極驅(qū)動式當(dāng)前第19頁\共有35頁\編于星期六\7點單極驅(qū)動式當(dāng)前第20頁\共有35頁\編于星期六\7點雙極驅(qū)動式當(dāng)前第21頁\共有35頁\編于星期六\7點雙極驅(qū)動式當(dāng)前第22頁\共有35頁\編于星期六\7點靜態(tài)特性–轉(zhuǎn)矩(T)和角度(?)當(dāng)前第23頁\共有35頁\編于星期六\7點動態(tài)特性當(dāng)前第24頁\共有35頁\編于星期六\7點暫態(tài)特性當(dāng)前第25頁\共有35頁\編于星期六\7點其他特性-電流/電壓與溫升的關(guān)系當(dāng)前第26頁\共有35頁\編于星期六\7點其他特性-溫升與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系當(dāng)前第27頁\共有35頁\編于星期六\7點其他特性-振動和頻率共振區(qū)當(dāng)前第28頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點脈沖信號做開環(huán)控制，系統(tǒng)簡單穩(wěn)定時間長電機速度與脈沖信號成正比，控制容易步進角度固定，應(yīng)用彈性小正反轉(zhuǎn)啟動，停止，控制容易存在失步和共振現(xiàn)象角度誤差不累積難以運轉(zhuǎn)到較高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速，高扭矩?zé)o電刷，可靠性高，價格低當(dāng)前第29頁\共有35頁\編于星期六\7點步進電機在制冷領(lǐng)域流體控制中的應(yīng)用電子膨脹閥熱氣旁通閥噴液閥冷凝壓力調(diào)節(jié)閥曲軸箱壓力調(diào)節(jié)閥蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥當(dāng)前第30頁\