最近一個(gè)項(xiàng)目用到步進(jìn)電機(jī)，老板叫我選一下用什么樣的。。以前沒有接觸過，開始上某寶淘，一頭霧水，不知該選啥樣的。他們有一個(gè)重要的指標(biāo)就是扭矩的大小，單位是N·m，物理知識(shí)基本忘了，這是個(gè)什么鬼?然后只能各種查資料，終于有所收獲，以下慢慢細(xì)說：
(該部分步進(jìn)電機(jī)的介紹來自于鏈接：http://www.360doc.com/content/19/0711/08/65258685_847992848.shtml)
一、什么是步進(jìn)電機(jī)
1. 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu).通俗一點(diǎn)講:當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(及步進(jìn)角).您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的
2.步進(jìn)電機(jī)分哪幾種 步進(jìn)電機(jī)分三種:永磁式(PM) ,反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)永磁式步進(jìn)一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進(jìn)角一般為7.5度 或15度;反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相,可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進(jìn)角一般為1.5度,但噪聲和振動(dòng)都很大.在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰;混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn).它又分為兩相和五相:兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度.這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛.
3.什么是保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE) 保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩.它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一,通常步進(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(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一.比如,當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī),在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī).
4.什么是DETENT TORQUE DETENT TORQUE 是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩. DETENT TORQUE 在國(guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解;由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE.
5.步進(jìn)電機(jī)精度為多少 是否累積 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%,且不累積.
6.步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許達(dá)到多少 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁,從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn);一般來講,磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上,有的甚至高達(dá)攝氏200度以上,所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常.
7.為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì);頻率越高,反向電動(dòng)勢(shì)越大.在它的作用下,電機(jī)隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降.
8.為什么步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù):空載啟動(dòng)頻率,即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機(jī)不能正常啟動(dòng),可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn).在有負(fù)載的情況下,啟動(dòng)頻率應(yīng)更低.如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng),脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動(dòng)頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚?.
9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪聲 步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn),一般可采用以下方案來克服: A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū); B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器,這是最常用的,最簡(jiǎn)便的方法;
C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī),如三相或五相步進(jìn)電機(jī); D.換成交流伺服電機(jī),幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲,但成本較高; E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器,市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品,但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大.
10.細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度 步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請(qǐng)參考有關(guān)文獻(xiàn)),其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng),提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能.比如對(duì)于步進(jìn)角為1.8°的兩相混合式步進(jìn)電機(jī),如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°,電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素.不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制.
11.四相混合式步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別 四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng),因此,連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用.串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較的場(chǎng)合使用,此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍,因而電機(jī)發(fā)熱小;并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合使用(又稱高速接法),所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍,因而電機(jī)發(fā)熱較大.
12.如何步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流供電電源 A.電壓的確定 混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍(比如IM483的供電電壓為12～48VDC),電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇.如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快,那么電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動(dòng)器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器. B.電流的確定 供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來確定.如果采用線性電源,電源電流一般可取I的1.1～1.3倍;如果采用開關(guān)電源,電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍.
13.混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脫機(jī)信號(hào)FREE一般在什么情況下使用 當(dāng)脫機(jī)信號(hào)FREE為低電平時(shí),驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷,電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(脫機(jī)狀態(tài)).在有些自動(dòng)化設(shè)備中,如果在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸(手動(dòng)方式),就可以將FREE信號(hào)置低,使電機(jī)脫機(jī),進(jìn)行手動(dòng)操作或調(diào)節(jié).手動(dòng)完成后,再將FREE信號(hào)置高,以繼續(xù)自動(dòng)控制.
14.如果用簡(jiǎn)單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 只需將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線的A+和A-(或者B+和B-)對(duì)調(diào)即可.
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。
選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。
二、怎樣選擇步進(jìn)電機(jī)
決定驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ：首先決定驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。代表性的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)體，以及滾珠螺桿、皮帶輪、齒條·齒輪等。因此， 這時(shí)必須預(yù)先決定搬運(yùn)物的質(zhì)量、各部位的尺寸、滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)等。
確認(rèn)所要求的規(guī)格 (設(shè)備的規(guī)格): 若為移動(dòng)速度及驅(qū)動(dòng)時(shí)間、定位運(yùn)行時(shí)，則必須確認(rèn)定位距離與定位時(shí)間等的驅(qū)動(dòng)條件，并且要確認(rèn)停止 精度、分辨率、位置保持、使用電壓、使用環(huán)境等。
計(jì)算負(fù)載 ：計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩及負(fù)載慣性慣量,代表機(jī)構(gòu)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的。
選擇電動(dòng)機(jī)機(jī)種 ：請(qǐng)依照需要的規(guī)格自AC小型標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)、無刷直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中選擇最適合的機(jī)種。
選用計(jì)算 ：從機(jī)械強(qiáng)度、加速時(shí)間、加速轉(zhuǎn)矩等各方面再次確認(rèn)電動(dòng)機(jī)/減速機(jī)的規(guī)格是否符合所有要求規(guī)格，然 后決定電動(dòng)機(jī)。每一個(gè)電動(dòng)機(jī)機(jī)種要確認(rèn)的項(xiàng)目都不一樣。
以上是我所查到的不錯(cuò)的資料，看了以后基本了解，但是還存在一個(gè)很嚴(yán)重的問題，扭矩咋算??學(xué)霸就走開吧，大學(xué)物理知識(shí)忘了的留下。。。
首先扭矩的公式，扭矩：T(單位：N·m)，慣量：J(單位：Kg·m^2)，角加速度：W(單位：rad/s^2)。
T = J*W;
弧度無量綱，所以：Kg·m^2 / s^2 = kg·m /s^2 · m = N·m;
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