步進電機設計說明書資料.docx

1、步進電機設計說明書一 步進電機介紹1. 什么是步進電機步進電動機將輸入的脈沖電信號變換為階躍的角位移或直線位移。給一個脈沖信號，電動機前進一步，因此稱為步進電動機。步進電動機的運動由一系列電脈沖控制，脈沖發(fā)生器所產生的電脈沖信號，通過環(huán)形分配器按一定的順序加到電動機的各相繞組上。為了使電動機能夠輸出足夠的功率，經過環(huán)形分配器產生的脈沖信號還需要進行功率放大。2. 步進電機特點電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進

2、電機來控制變的非常的簡單。因此，步進電動機具有以下優(yōu)點：（1）控制特性好；（2）誤差不長期積累；（3）步距值不受各種干擾因素的影響。3. 步進電機主要特性步距角指每給一個脈沖信號，電機轉子應轉過角度的理論值，它是步進電機的重要指標。它取決于電機結構和控制方式。步距角可按下式計算：=360°/mzk式中，m為定子相數； z為轉子齒數；k為通電系數，若連續(xù)兩次通電相數相同為1，若不同則為2。矩角特性、最大靜態(tài)轉矩Mjmax和啟動轉矩Mq如果在電機軸上施加一個負載轉矩M，轉子會在載荷方向上轉過一個角度，轉子因而受到一個電磁轉矩Mj的作用與負載平衡，該電磁轉矩Mj稱為靜態(tài)轉矩，該角度稱為失調

3、角。步進電機單相通電的靜態(tài)轉矩Mj隨失調角的變化曲線稱為矩角特性，如下圖所示啟動頻率fq和啟動時的慣頻特性啟動頻率或突跳頻率fq：步進電機由靜止突然啟動、并進入不丟步的正常運行狀態(tài)所允許的最高頻率，是反映步進電機快速性能的重要指標?？蛰d啟動時，定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于啟動頻率。啟動時的慣頻特性：電機帶動純慣性負載時啟動頻率和負載轉動慣量之間的關系。一般來說，隨著負載慣量的增加，啟動頻率會下降。如果除了慣性負載外還有轉矩負載，則啟動頻率將進一步下降。運行矩頻特性定義：步進電機啟動后，其運行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率，其值遠大于啟動頻率。運行矩頻特性是描述步進電

4、機在連續(xù)運行時，輸出轉矩與連續(xù)運行頻率之間的關系，它是衡量步進電機運轉時承載能力的動態(tài)指標，如圖所示。運行矩頻特性是描述步進電機在連續(xù)運行時，輸出轉矩與連續(xù)運行頻率之間的關系，它是衡量步進電機運轉時承載能力的動態(tài)指標，如圖所示。4. 步進電機的應用步進電機在機械、電子、紡織、輕工、化工、石油、郵電、冶金、文教和衛(wèi)生等行業(yè)，特別是在數控機床上獲得了越來越廣泛的應用。二 步進電機基本結構定子鐵心：為凸極結構，由硅鋼片迭壓而成。在面向氣隙的定子鐵心表面有齒距相等的小齒。 定子繞組：定子每極上套有一個集中繞組，相對兩極的繞組串聯構成一相。步進電動機可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。 轉子：

5、上只有齒槽沒有繞組，系統工作要求不同，轉子齒數也不同。定轉子齒形相同。 三 步進電機分類按作用原理分，步進電機有磁阻式(反應式)、感應子式和永磁式三大類。反應式步進電機轉子無繞組，定子，轉子開小齒定子繞組勵磁后產生反應力矩，使轉子轉動。感應子式步進電機分為勵磁式和永磁式兩種。感應子式步進電機的結構與磁阻式步進電機的結構相似。其定子轉子鐵心的磁場和齒槽均一樣，兩者的差別是感應子式步進電機存在軸向存在恒定磁場。勵磁感應子式步進電機是靠轉子上的勵磁繞組產生軸向磁場。永磁感應子式步進電機的轉子由一段環(huán)形磁鋼(在轉子中部)和二段鐵心(在環(huán)形磁鋼的兩端)，軸向充磁，建立軸向磁場。永磁式步進電機轉子和定子的

6、某一方具有永久磁鋼，另一方由軟磁材料制成。繞組輪流通電，建立的磁場與永久磁鋼的恒定磁場相互作用產生轉矩。按輸出功率和使用場合分類，分為功率步進電機和控制步進電機。按結構分類，分為徑向式(單段式)、軸向式(多段式)和印刷繞組式步進電機。按相數分類，分為三相、四相、五相、六相等。四 步進電機設計1. 選擇步進電機類型相數：三相結構：徑向式（單段式）作用原理：勵磁感應子式2. 步進電機尺寸設計此步進電機外形大概尺寸為：3. 步進電機各零件設計主要零件如圖所示：其中：軸的伸出軸徑為9mm， 軸承為16001。波紋墊圈的作用為軸承施加預應力,減少軸承運轉的噪音,提高軸承的運轉精度與平穩(wěn)性定子鐵芯有個均勻分布的磁極，級與級之間的夾角為60 º，每個級上均布5個齒，轉子上均布40個齒。當A相通電時，轉子有5個齒與之對齊