步進(jìn)電機(jī)詳細(xì)講解

1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)l一、組成一、組成 伺服驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) CNC步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)放大驅(qū)動(dòng)放大 工作臺工作臺 二、步進(jìn)電機(jī)二、步進(jìn)電機(jī)將將電脈沖電脈沖轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成機(jī)械角位移機(jī)械角位移的裝置的裝置 電脈沖電脈沖機(jī)械角位移機(jī)械角位移大小大小 輸入脈沖個(gè)數(shù)輸入脈沖個(gè)數(shù)速度速度 輸入脈沖頻率輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序方向：繞組通電順序3.3.工作原理工作原理三拍三拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角= = 3= 3o o3 4 40 00631 . . 一般一般 =m繞組相數(shù)；繞組相數(shù)；Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍k=1,雙拍雙拍k=2。mzk063六拍六

2、拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角 = = 1.5o3 40402 . . 0633.3.工作原理工作原理定子繞組定子繞組通斷電順序通斷電順序 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 定子繞組定子繞組通斷電轉(zhuǎn)換頻率通斷電轉(zhuǎn)換頻率 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 定子繞組定子繞組通斷電次數(shù)通斷電次數(shù) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 三相單三拍三相單三拍 A B C A A B C A （K=1K=1） 三相雙三拍三相雙三拍 AB BC CA AB AB BC CA AB （K=1K=1） 三相六拍三相六拍 A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A （K=2K=2） v 通斷電方式通斷電方式4.4.步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)

3、的選擇1)1)步進(jìn)電機(jī)選擇原則：步進(jìn)電機(jī)選擇原則： 步矩角步矩角 與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的 保證電機(jī)保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩，大于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩，大于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩 能與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載能與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量相匹配慣量相匹配 為使電機(jī)具有良好的為使電機(jī)具有良好的起動(dòng)起動(dòng)性能及較快的性能及較快的響應(yīng)響應(yīng)速度速度 推薦推薦 J Jleqleq/Jm=4/Jm=4 式中式中 J Jleqleq為系統(tǒng)為系統(tǒng)等效負(fù)載等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JmJm 為為電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 電機(jī)電機(jī)運(yùn)行速度運(yùn)行速度和和最高工作頻率最高工作頻率能滿足工作臺切削加工能滿足工作臺切

4、削加工 和快移要求。和快移要求。 = = t/360 t/360 i i 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率 f ( Hz) f= V / (60 )式中式中 , V 工作臺進(jìn)給速度工作臺進(jìn)給速度 mm/min2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟2)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟 初定步進(jìn)電機(jī)初定步進(jìn)電機(jī)步距角步距角，計(jì)算，計(jì)算減速比減速比，確定，確定齒輪副齒輪副 初選步進(jìn)電機(jī)型號，根據(jù)其工作方式，初定步距角初選步進(jìn)電機(jī)型號，根據(jù)其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 : 步進(jìn)電機(jī)步距角步進(jìn)電機(jī)步距角, (o)/脈沖脈沖 t :

5、滾珠絲桿導(dǎo)程滾珠絲桿導(dǎo)程，mm: 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量，mm/脈沖脈沖 計(jì)算慣量計(jì)算慣量 2)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟設(shè)設(shè)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)如右圖所示：如右圖所示：伺服系統(tǒng)總慣量伺服系統(tǒng)總慣量JG為為JG=Jm+Jleq式中：式中：Jm 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jleq 換算到電機(jī)軸上的換算到電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 22)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選

6、擇步驟 計(jì)算慣量計(jì)算慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 2 nm 步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)速度電機(jī)速度 r/min ni 第第i個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速r/minJi 第第i個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2Vj 第第j個(gè)移動(dòng)部件的個(gè)移動(dòng)部件的移動(dòng)速度移動(dòng)速度 m/minMj 第第j個(gè)移動(dòng)部件的個(gè)移動(dòng)部件的質(zhì)量質(zhì)量 kg 計(jì)算慣量計(jì)算慣量2)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟i.圖示的圖示的一級一級齒輪減

7、速系統(tǒng)齒輪減速系統(tǒng)nz 1nz 2nmnz 2V=nz2 . t式中式中 V工作臺移動(dòng)速度工作臺移動(dòng)速度 m/min t絲桿導(dǎo)程絲桿導(dǎo)程 m 計(jì)算慣量計(jì)算慣量2)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟式中式中 Jz1 齒輪齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Jz2 齒輪齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Js 絲桿絲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Mw 工作臺的質(zhì)量工作臺的質(zhì)量 kg2222212()()()2wzzleqzzswmmmVnnJJJJMnnn21222222211411224wzzswMtJJJiiiMtJzJzJsi例題1. 已知已知脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量0

8、.005mm，步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步距角步距角為為0.75，滾珠絲，滾珠絲杠基本杠基本導(dǎo)程導(dǎo)程為為4mm，求減速器的求減速器的傳動(dòng)比傳動(dòng)比 .所以，減速器傳動(dòng)比為所以，減速器傳動(dòng)比為 3:53:5。解：脈沖當(dāng)量解：脈沖當(dāng)量絲杠導(dǎo)程 步距角 傳動(dòng)比i絲杠導(dǎo)程 步距角 傳動(dòng)比i=360o 360o程程導(dǎo)導(dǎo)0.005 3604 0.75350.6i =2、如圖示，一臺五相十拍運(yùn)行的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動(dòng)工作臺移動(dòng)。齒輪1的齒數(shù)選定為Z1=27，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=48，并設(shè)定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步，工作臺移動(dòng)5m。當(dāng)絲杠導(dǎo)程t=4mm，時(shí)，試求齒輪2的齒數(shù)Z2。3某數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，已知齒輪分度圓直徑d1=64mm