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数控转塔冲床使用步进电机的工作原理

信息来源:步进电机供应商上海四宏电机有限公司    添加时间:2018-02-07
步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的特殊电机。步进电机的转子上无绕组且制有若干个均匀分布的齿,在定子上有励磁绕组.当有脉冲输入时,转子就转过一个固定的角度,其角位移量与输入脉冲个数严格地成正比,在时间上也与输入脉冲同步。当元脉冲时,在绕组电源的激励下,气隙磁场能使转子保持原有位置不变而处于定位状态。

步进电机机其输出扭矩大小,可分为快速步进电机和功率步进电机:按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相甚至八相步进电机等;按其工作原理又分为磁咆式和反应式步进电机。

由于步进电机的角位移量和指令脉冲的个数成正比,旋转方向与通电相序有关,因此只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的通电相序,即可获得所需的转角大小、转速和方向。其调速范围广、响应侠、灵敏度离、控制系统简单,而且有一定的精度,所以被广泛应用于开环步进系统中。

1.步进电机的工作原理

尽管步进电机种类很多,但其基本原理实质都是一致的。现以三相反应式步进电机为例,说明其工作原理。

在步进电机定子上有3对磁极,上面绕有励磁绕组,分别称为A相、8相和C相.转子上带有等距小齿(图中有4个齿)。如果先将A相加上电脉冲,则转子1、3两齿被磁极A吸引而与该磁极对齐,而后再将B相加上电脉冲,则已相磁极将离它最近的2、4齿吸引过去,这样转子就沿逆时针方向转过30°。同样的道理,如将C相加上电脉冲,则转子又转过30°。之后再将A相加上电脉冲,转子继续转过30°。如此这样.按A→B→C→A...依次通电,步进电机就按逆时针方向转动。

2.步进电机的驱动

根据步进电机的工作原理,我们知道步进电机的角位移量与指令脉冲的个数成正比,旋转方向与通电方向有关。因此步进电机的驱动电路,必须能控制步进电机各相励磁绕组电信号的通电变化频率、次数和通电顺序。这个工作由脉冲分配器和功率放大器来完成通过脉冲指令,按一定顺序导通或截止功率放大器,使电机相应的励磁绕组通电或断电的装置叫脉冲分配器,也叫环形分配器。它由门电路、触发器等基本逻辑功能元件组成。步进电机的正转与反转,由方向指令控制。步进电机的转角与转速分别由指令脉冲的频率与数量决定。

脉冲分配可由硬件或软件来实现。作为硬件,目前市场上已有专用的分配器功能组件出售。采用专用集成电路有利于提高系统可拿性和降低系统成本。用微机控制步进电机,采用汇编语言编制程序来分配脉冲,称为软件脉冲分配。这种方法的特点是控制灵活、可靠性高、制造成本低。当然,它需编制复杂的程序,需占用大量内存单元和操作时间。


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