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自动化与驱动技术

步进电机

简要说明

步进电机是一种电动机,其转子在受控电流脉冲作用下按固定角度步进转动,无需编码器即可定位。

目录
  1. 什么是步进电机?
  2. 维护与采购实践
  3. 常见问题
  4. 相关术语
  5. 延伸阅读

什么是步进电机?

在步进电机中,驱动器在绕组中产生逐步前移的磁场,转子随之转动。每个脉冲使转子转过一个固定角度。脉冲数决定位置,脉冲频率决定转速。因此,只要不过载、不丢步,步进电机就能在没有反馈的开环控制下运行。

常见的是混合式步进电机,通常每转200步,即每步1.8度。通过驱动器的半步和细分(微步)运行,运动更精细、更平稳。参数包括步距角、保持转矩、相电流、绕组电阻、相数、法兰尺寸和轴伸型式。可用转矩随转速升高而明显下降。带编码器或闭环控制的型号能识别丢步并进行补偿。

步进电机用于计量机和贴标机、实验室设备、规格调整机构、阀门驱动和小型定位轴。典型问题有过载或共振导致的丢步、发热、轴承磨损和电缆断裂。轴承噪声往往能提前预示磨损。

维护与采购实践

更换时关键在于法兰尺寸、机身长度、轴径和轴伸长度、保持转矩、相电流以及绕组接法,以确保现有驱动器仍然适配。相电流不同的电机,只有在相应调整驱动器设置后才能使用。

同义词和缩写: Stepper Motor · Stepping Motor · 步进马达 · 混合式步进电机

常见问题

步进电机是如何工作的?

驱动器按固定顺序给各绕组通电。磁场每次向前跳动一段,转子随之对齐。每个脉冲对应一步。控制系统通过计数脉冲得知位置,而无需测量。前提是负载转矩始终低于电机可用转矩。

什么是细分(微步)运行?

在细分运行中,驱动器通过精细分级地改变绕组电流,把每个整步分成许多小的中间步。这样电机运行更平稳,共振减弱,分辨率提高。但实际定位精度仍取决于电机、负载和机械结构。

更换步进电机需要哪些信息?

需要型号,或者法兰尺寸、机身长度、步距角、保持转矩、相电流、绕组电阻或电感、引出线数量以及轴伸尺寸。此外还需说明是否附带制动器、编码器或减速机,以及由哪种驱动器控制该电机。

步进电机为什么会丢步?

当负载转矩超过电机可用转矩、加速过快或出现机械共振时就会丢步。驱动器电流设置过低或高速时供电电压过低也可能是原因。没有编码器时,控制系统察觉不到位置误差。

延伸阅读