一體化步進電機

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

步進系統(tǒng)便宜過伺服系統(tǒng)很多很多, 這點所有人都知道, 為了便宜, 在自動控制領域內(nèi), 步進系統(tǒng)還是占大多數(shù), 但步進系統(tǒng)潛在失步的可能性, 并且還不知道是否已經(jīng)失步了. 還有步進驅(qū)動器雖然可以細分并產(chǎn)生微步, 但大家應該清楚微步主要是讓電流更平滑, 電機振動性更好, 微步雖然可以提高步進電機的準確性, 但微步卻不可靠, 所有的資料和我親自的測量都證實了這一點.正因為如此, 限制了步進系統(tǒng)進入高精度要求和高風險要求的機器. 有了閉環(huán)控制器, 步進系統(tǒng)精度一點不比伺服的差了, 只是速度比不上伺服, 如果配合市面上的普通光柵尺使用, 定位精度可以超過伺服電機, 因為伺服只是半閉環(huán)控制, 而步進電機配合閉環(huán)控制器還有光柵尺是全閉環(huán)控制, 免除了機械系統(tǒng)的誤差, 所以定位精度可以超過伺服系統(tǒng). 而價錢只是伺服的1/N.

體積小、故障率低、無需匹配電機和驅(qū)動控制器，使用簡單，系統(tǒng)設計和維護方便，大大減少產(chǎn)品開發(fā)時間。步進電機選型編輯步進電機能將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。在額定功率范圍內(nèi)，電機的轉(zhuǎn)速只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，加上步進電機累積誤差較小等特點，使得在速度、位置等領域用步進電機來控制變得較為簡單。步進電機分三種，目前主要廣泛應用的是混合式步進電機。

步進電機不能保證絕對的準確性, 而且還不知道是否準確, 因此在工作負載變化大或不確定性的工作條件下, 如數(shù)控銑床, 雕銑機. 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,靠近到槽的邊壁時切削力就會急劇增大. 為了應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加工速度, 以換取局部的安全. 而其實絕大部份工作時間都不是在大阻力狀態(tài)下, 因此嚴重的降低了系統(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器的效率, 你不必為個別的阻力點的安全而降低整個過程和速度和效率. 控制器會自動調(diào)整速度通過阻力點, 阻力點過后又會自動恢復速度, 并加速補償回丟失的脈沖, 而且是一瞬間完成. 如果設定了報警功能, 能夠在失步到一定的情況下報警并發(fā)信號給上位機. 伺服系統(tǒng)也是這樣處理的.

步進電機選型必須注意事項：1) 步距角： 收到一個步進脈沖，電機所轉(zhuǎn)動的角度。實際步距角和驅(qū)動器的細分數(shù)有關。一般步進電機的精度為步距角的3-5%，不累積。2) 相數(shù)： 電機內(nèi)部的線圈組數(shù)。相數(shù)不同，步距角不同。如使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’沒有意義：改變細分數(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，外力迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所需的力矩。保持轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關。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)矩是衡量步進電機最重要的參數(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。但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成步進電機的發(fā)熱及機械噪音。保持轉(zhuǎn)矩的選型確定：步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。階越(突然)起動時(一般由低速)時二種負載均要考慮，加速(斜坡)起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，保持轉(zhuǎn)矩應為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，保持轉(zhuǎn)矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來。4) 額定相電流：指電機實現(xiàn)各項額定廠方參數(shù)時的每相(每個線圈)電流。實驗證明高于和低于該電流均可造成電機工作時某些指標超標而同時另一些指標不達標。