一體化步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)在許多行業(yè)的應(yīng)用中又作為提供動(dòng)力兼控制的核心器件，其重要性不言而喻，而一體化步進(jìn)電機(jī)由于其體積嬌小的特點(diǎn)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合都表現(xiàn)優(yōu)異，在此便提供一些一體化步進(jìn)電機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用思路。一體化步進(jìn)系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、反饋系統(tǒng)(選配)、驅(qū)動(dòng)放大器、運(yùn)動(dòng)控制器等子系統(tǒng)組成。如果把用戶上位機(jī)(PC、PLC等)比作公司老板，運(yùn)動(dòng)控制器就是高管，驅(qū)動(dòng)放大器就是技工，步進(jìn)電機(jī)就是機(jī)床。老板通過(guò)某種通訊方式/協(xié)議(電話、電報(bào)、電郵等)協(xié)調(diào)數(shù)個(gè)高管間合作，步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他所有電機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)走步精準(zhǔn)而且有力。

步進(jìn)系統(tǒng)便宜過(guò)伺服系統(tǒng)很多很多, 這點(diǎn)所有人都知道, 為了便宜, 在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi), 步進(jìn)系統(tǒng)還是占大多數(shù), 但步進(jìn)系統(tǒng)潛在失步的可能性, 并且還不知道是否已經(jīng)失步了. 還有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器雖然可以細(xì)分并產(chǎn)生微步, 但大家應(yīng)該清楚微步主要是讓電流更平滑, 電機(jī)振動(dòng)性更好, 微步雖然可以提高步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確性, 但微步卻不可靠, 所有的資料和我親自的測(cè)量都證實(shí)了這一點(diǎn).正因?yàn)槿绱? 限制了步進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)入高精度要求和高風(fēng)險(xiǎn)要求的機(jī)器. 有了閉環(huán)控制器, 步進(jìn)系統(tǒng)精度一點(diǎn)不比伺服的差了, 只是速度比不上伺服, 如果配合市面上的普通光柵尺使用, 定位精度可以超過(guò)伺服電機(jī), 因?yàn)樗欧皇前腴]環(huán)控制, 而步進(jìn)電機(jī)配合閉環(huán)控制器還有光柵尺是全閉環(huán)控制, 免除了機(jī)械系統(tǒng)的誤差, 所以定位精度可以超過(guò)伺服系統(tǒng). 而價(jià)錢只是伺服的1/N.

體積小、故障率低、無(wú)需匹配電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制器，使用簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)方便，大大減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間。步進(jìn)電機(jī)選型編輯步進(jìn)電機(jī)能將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。在額定功率范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，加上步進(jìn)電機(jī)累積誤差較小等特點(diǎn)，使得在速度、位置等領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變得較為簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)分三種，目前主要廣泛應(yīng)用的是混合式步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)不能保證絕對(duì)的準(zhǔn)確性, 而且還不知道是否準(zhǔn)確, 因此在工作負(fù)載變化大或不確定性的工作條件下, 如數(shù)控銑床, 雕銑機(jī). 它們的切削力的變化是不可控的, 比如在鋼上分層銑削一深槽, 到多層后每次銑刀,靠近到槽的邊壁時(shí)切削力就會(huì)急劇增大. 為了應(yīng)付這種可能性并且保證精度, 現(xiàn)在唯一的辦法就是降低整個(gè)加工速度, 以換取局部的安全. 而其實(shí)絕大部份工作時(shí)間都不是在大阻力狀態(tài)下, 因此嚴(yán)重的降低了系統(tǒng)使用的效率, 而使用閉環(huán)控制器, 便可以在這種情況下大幅提高機(jī)器的效率, 你不必為個(gè)別的阻力點(diǎn)的安全而降低整個(gè)過(guò)程和速度和效率. 控制器會(huì)自動(dòng)調(diào)整速度通過(guò)阻力點(diǎn), 阻力點(diǎn)過(guò)后又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)速度, 并加速補(bǔ)償回丟失的脈沖, 而且是一瞬間完成. 如果設(shè)定了報(bào)警功能, 能夠在失步到一定的情況下報(bào)警并發(fā)信號(hào)給上位機(jī). 伺服系統(tǒng)也是這樣處理的.

步進(jìn)電機(jī)選型必須注意事項(xiàng)：1) 步距角： 收到一個(gè)步進(jìn)脈沖，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。實(shí)際步距角和驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)有關(guān)。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步距角的3-5%，不累積。2) 相數(shù)： 電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)。相數(shù)不同，步距角不同。如使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則‘相數(shù)’沒(méi)有意義：改變細(xì)分?jǐn)?shù)就可改變步距角。3) 保持轉(zhuǎn)矩：亦稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。指額定電流下轉(zhuǎn)速為零時(shí)，外力迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的力矩。保持轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩和功率隨速度增大而不斷變化，所以保持轉(zhuǎn)矩是衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。

雖然保持轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)。但過(guò)份采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。保持轉(zhuǎn)矩的選型確定：步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。階越(突然)起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速(斜坡)起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，保持轉(zhuǎn)矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，保持轉(zhuǎn)矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)。4) 額定相電流：指電機(jī)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)額定廠方參數(shù)時(shí)的每相(每個(gè)線圈)電流。實(shí)驗(yàn)證明高于和低于該電流均可造成電機(jī)工作時(shí)某些指標(biāo)超標(biāo)而同時(shí)另一些指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。