步進電機本體及控制技術的發(fā)展

1、步進電機本體及控制技術的發(fā)展20世紀20牛兀典區(qū)人硏利兇了步址電機.白克20世紀50隼牝人1】才將冷時推明的晶體借應用左了苗進電機匕呂伸昔的尚用悝得岀跡電機的桂時變得見為簡牟.驢垃梟剤討U術的卡酋過進便得爼攻咆虬的卅.遞占f潢大餉搓聶.払進電肌氈有的憂點唱Uisr泛應用干需要高定慨精度、崗靈敏廈、廉可界性前丄控場合中.歩進電機何世以后很氓就確定了其在贏甘辨辜、離靈敬度的開阡數揑系統(tǒng)中的地糧,在工業(yè)控利嵋域中範庇用12有30基年的歷史丫目前它的作用1L沒肖其他莢唱的電機可L丄替比正因為虻址使技涉進電機亡經發(fā)加戌為喘交fl盅電機捋的躬三慶魚咆機.在歩進電機的授JK歷程屮，先厲出現了很券種養(yǎng)眾的步進

2、電機I這雙步雉電機按軸構和工柞原理可以分為二大糞，即反應犬.永盛式.電倉置？在歐突和H本尊T業(yè)贋玉國康*閱都毘昭劃反噸罠年進電機.但是宙護軋應式步進電機的效率丸厳、詛行辻理中的赧刖和囉音腰大等輩心便樹JI遛血號淘朮.永搖式步進電機由于量到轉子氷直怵在機犠加工方at前n制導致耳歩距角比較大、運行時的步距棒度敬低.但崔由于jt定轉于采用了成車敦恢的爪式醴構冬咼英具有制造工藝御革、價富便宜的憂點.醤而廣泛應用于時桂骯要求較低的控制場含©混合式步謖電機則具備了辰應式和水強式步進電機的優(yōu)點*成為対性墟腔條竝齣的丄業(yè)自功化場住妁應用主注.在煤樹它是和反應丸歩進斑機一同冏諛起來的'帝來由十

3、我口號的優(yōu)白幣遷曲眸代丁反畫式步淮電機戒為丄沆，汀我國對于費班吧機的研就丄怕起涉駁灌直列円汗年國內只有淆華大學、華中理；扎學等工科較垂的為枝存肢車步朮見機的講龍工柞到了創(chuàng)年代巾于唸別蘇荻的舉響.國內對于歩謹電機他研發(fā)主要以反薩式步進電機為左.70年代找恆研發(fā)費控機床、蛙桎切割機野數揑設曙的工作祀撞大程度上促進了步避電M在靈國的到了7D年代來期.霍國械功冊也說了審子具桿5亍覿，轉子斤有嗣齒的三松氏應置抑進電機郴定了具禪w八崔、Kftitjion個齒的壬蛇民應式步進電機-到了盹年代切期，轅國蟲開蛤硏發(fā)涯酋式血進電機剛開拾主累理硏從定子具育*個覽*輛子具有刃個齒的兩相程舍武歩進電機.后來只開姑研炭定

4、子具自io令代，戰(zhàn)于貝殲負個齒的五梱羯合式步進電機。經過近】o年的5?力我國的混合式步進電in技術己弓國外技術郴接近但楚由丁我國的工業(yè)水平還是比較的落后.因此產品的更新換代相比國外來說還明顯較ML反應式步進電機雖然效率低運行過程申的娠動較大，但是其價籽便宜技術牧為成熟.堅固耐用，便得出時我國步進電機的生產還肚以反應式步進電機為主。步進電機的創(chuàng)適技術雖然己輕比較成熟.但足其件能仍在不浙地握高和改莒.應用最為廣泛的混令式步進電機正在朗右以下幾個方向發(fā)展：1）體枳小星化：（2）狀由例形改為方形.以提高扭矩輸出：3）梅位賈傳感器、變速器等裝宦與電機本休集成在起：（4）在控制技術方而加入敗控技術.例如單

5、片機.DSP（數字信號處理誌）、PLC（可編程邏輯控制爲竽叫這一系列歷技術的應用使得步進電機的運行更加花定可靠響應速度更快.迄位精度更高.從多方面提升了步進電機的TfV性能.步進電機翌動技術的發(fā)展近年來步進電機奧動技術發(fā)展得十分迅途.在我國步進電機的應月雖然放早.但是步進電機驅動技術的發(fā)展卻比較落后，塑動技術的落后6：很大程度丄制約廿步進電機技術的XW-傳統(tǒng)的單電樂帶電阻的驅動方式.由干采用的元器件較多.工作穩(wěn)定性差成本相對較島，再加Z生產廠家沒有一個統(tǒng)一的工藝標準.便得這種倍統(tǒng)的極動方式已經逐步被淘汰近些年步進電機驅動技術的發(fā)展以"電謊型控制"為主.傳址的駆動方式只控制步

6、進電機繞組電流的通斷.因此.在轉子齒數不變的情況下要想堤高運彳亍時的分拼率只能改變繞組的相數.電流波形控制技術可以很容玄地將步進電機的步更角進行細分.從而實現對步進電機的細分控割.囚內外科研人員從20世紀70年代便開妃研究步進電機的細分駆動技術.但足細分馳動技術宜到20世紀90年代才發(fā)展得牧為成熟.細分驅動技術可以在不改變步進膽機相數的前提下提島步進電機的步進精度.降低轉矩融動和運行時時噪音.從而提高步進電機的動杰性能”：目前步逬電機的菱動經荒采用恒址藥波驅動、細分駆動、升頻升E驅動.這便得步進電機運行時的運行菇度和穆定性得到了腹人程度的提高，使得步進電機的驅動技術詡若情密化、莊速化、簡單化的

7、方向發(fā)展.在電力電子揺件方面，最初步進電機的驅動器釆用品閘管作為功放元件，晶閘管作為半控住電力電子器件M于第一代電力電子器件.由于晶閘苦屬尸只可以控霑（導通、不可以拒制關斷的半控犁電力電子銓件.因此品閘律一旦靜通rto要想關旣0是比牧宙4J的.如果炊關斷已經導通了的晶閘化必復利用外電伍和外電路的作用便得肘閘管中的丁作電流減小到接近千零的救值以F”：51然晶何管的觸發(fā)簡單但是采用品閘許設計的步進電機驅動券錢將復雜.效率低、穩(wěn)龍性差.抗干擾能力差.而1開關較車低.導致步進電機在運行過程中會產生校大的轉矩脈動.捺端和噪咅.后來.葫不電力電子技術的不斷發(fā)廉和電力電子器件制造工藝的不斷提離.大功率晶體管

8、逐步取代了聶閘管成為歩進電機驅動器的主要功放元件.20世紀80年代示，電力電子技術的發(fā)展進入了個嶄新的時代.信總技術與電力電子技術相結合產生了一系列全控型高頻化、大功率，并且采用集成丁藝的電力電子滯件其中典型的代表佝：門極可關斷品剛晉（GTO）.電力聶休管（GTR人電力場效應晶體管（電力MOSFET）.絕緣柵雙樓品體管<1GBT>>50的電壓和電流容W較大.電流步益牧小，大多應用于犬功華場合CHRMtT耐島E、大電流開關待性好的特點.大多應用于中.小功率場合。電力MOSFFT具有琢動電烙簡單.開關速度快.熱穩(wěn)定性較好的特點.大多應用于功率在lOkW以下的場令.電力MOSFET

9、常常作為功率開關器件應用丁混合式步進電機的駆功誥中.隨著電力電f技術的不斷發(fā)廉，人們対于電力電子器件的性能要求也越*越高.為了綜合GIR和電力MOSFET的優(yōu)點而達到相互耿長補短的效果.人們研制岀（IGBTeIGBT貝有開關頻舉高、損耗小、耐跑流沖擊德力強、耐壓能力強的特點.大多應用于高歿率及大功申場合.在高連型大功率的步進電機驅動器中較為常見“在中、小甲步進電機的第動器中較為常見的還有功率集成電路.這種共成電路可以將功率開關管、0動電路.控制芯片.保護電期祁集成在一塊印制電路板上，這種集成電路具有結構簡用.可旅性節(jié)省成本的優(yōu)點.因此應用較為廣泛.在微控制舀方面.步進電機的控制雅主要采用單片機

10、或者數字信號處理S（DSP）.由于步進電機的控制屬于幵環(huán)控制且中片鞏貝有結枸簡巾高性價比的特點.因此步進電適合于弟片機控制.步進電機的冷片機控制由J3初的以8051系列單片機為主.劉后來的以80C51系列為主.再到現各的采用低功耗單片機作為控制器.例如MSP43O低功耗單片機雖撚采用單片機作為控制芯片可以便控制系統(tǒng)電路更加簡故.但是必須配備許多外圍汝備才能實現其控制功能.這樣不僅障低了控制系統(tǒng)在運行過程中的便定性和可靠性.還增加了控制系統(tǒng)疑件的協護難發(fā)和成本。步ii電機的單片機控制技術正朝若功能更加完善.外養(yǎng)擴賤更加豐宙、能耗更低的方向發(fā)展.盡煌單片機貝有結構簡戟、離性價比的特點.但杲隨肴丄業(yè)

11、竝制慈域自動控制技術的不斷發(fā)展.步進電機的控制也對微處理簽技術提出了更高的要求.由F單片機的運算速度有陽因此對于更為復雜的高級第法單片機就無法滿足需求了°為了満足這亠市場需求，許多DSPJ家推岀了計絆能力更為強大的DSP控制芯片.這空DSP控制芯片還能提供大雖的英他片丄資兩，在提高微控制器的運算能力的同時.還W以捉高拎;M系統(tǒng)的稔定性和靈活性.也豐富了控制系統(tǒng)的其它功能隨著電力電子技術.計算機技術、信總技術的不斷發(fā)展.步進電機的控制技術生吸枚這三大技術發(fā)展成只的辛礎上正朝若數字化、集成化.智能代的方向發(fā)展.步進電機作為故字強制式的伺服電機，具有成本低.必療控.定位楕度離.不幾有養(yǎng)稅溟左等優(yōu)點，已被廣泛應用于散控裝訶、伺服系統(tǒng).印刷和包裝設備等工業(yè)自動化皴域中在三岬常用的步進電機中.泯合式步進電機只備了反應式和水48式步進電機的優(yōu)點.因此它比其它