步进电动机的构造.pdf

G-29 技术资料关于使用寿命选用计算 AC 小型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇步进电动机■步进电动机的构造本公司 5 相步进电动机的断面图如下图所示。步进电动机构造上大致分为定子与转子两部分。转子由转子 1、转子 2、永久磁钢等 3 部分构成。而且转子朝轴方向已经磁化,转子 1 为 N 极时,转子 2 则为 S 极。转子 1 转子 2 线圈定子永久磁钢滚珠轴承转轴电动机构造图 1 ∶与转轴成平行方向的断面图定子拥有小齿状的磁极,共有 10 个,皆绕有线圈。其线圈的对角位置的磁极相互连接着,电流流通后,线圈即会被磁化成同一极性。(例如某一线圈经由电流的流通后,对角线的磁极将同化成 S 极或 N极。) 对角线的 2个磁极形成 1个相,而由于有 A相至 E相等 5个相位, 因此称为 5 相步进电动机。转子的外圈由 50 个小齿构成,转子 1和转子 2的小齿于构造上互相错开 1/2 螺距。励磁∶电动机线圈通电时的状态 磁极∶经由励磁而磁化的定子的突出部分小齿∶转子和定子的齿状转子定子转轴 A 相 B 相 C 相 D 相 E 相电动机构造图 2 ∶与转轴成垂直方向的断面图■步进电动机的工作原理实际上经过磁化后的转子及定子的小齿的位置关系,在此说明如下。● A 相励磁将 A相励磁,会使得磁极磁化成 S极,而其将与带有 N 极磁性的转子 1的小齿互相吸引,并与带有 S 极磁性的转子 2的小齿相斥, 于平衡后停止。此时,没有励磁的 B相磁极的小齿和带有 S极磁性的转子 2的小齿互相偏离 °。以上是 A相励磁时的定子和转子小齿的位置关系。 N N S N N N S 无偏离无偏离转子 1 ● B 相励磁其次由 A 相励磁转为 B 相励磁时, B 相磁极磁化成 N 极,与拥有 S 极磁性的转子 2 互相吸引,而与拥有 N 极磁性的转子 1 相斥。 N N N N N N N 转子 1 也就是说,从 A 相励磁转换至 B相励磁时,转子转动 °。由此可知, 励磁相位随 A相→ B相→ C相→ D相→ E相→ A相依次转换,则步进电动机以每次 °做正确的转动。同样的,希望作反方向转动时,只需将励磁顺序倒转,依照 A相→ E相→ D相→ C相→ B 相→ A 相励磁即可。 °的高分辨率,是取决于定子和转子构造上的机械偏移量,所以不需要编码器等传感器即可正确的定位。另外,就停止精度而言, 会影响的只有定子与转子的加工精度、组装精度、及线圈的直流电阻的不同等而已,因此可获得± 3分(无负载时)的高停止精度。实际上步进电动机是由驱动器来进行励磁相的转换,而励磁相的转换时机则是由输入驱动器的脉冲信号所进行。以上举的是 1相位励磁的例子,实际运转时,为有效利用线圈同时进行 4 相或 5 相励磁的。-30 ORIENTAL MOTOR GENERAL CATALOGUE 2005/2006 技术资料■步进电动机●控制方法的概要◇内藏新开发的转子位置检测传感器在电动机的反输出轴侧藏有转子位置检测传感器。利用传感器线圈检测由于转子运转位置所决定的磁阻的变化。信号等级转子位置检测传感器的输出信号 A 相 B 相转子角( 电角) 传感器的输出信号 1 . 2 5 1 0 . 5 0 6 0 1 2 0 1 8 0 2 4 0 3 0 0 3 6 0 – 0 . 5 – 1 0 ◇采用新概念的闭环控制系统通过偏差计数器的演算可得知,脉冲信号的指令位置与实际的转子运转位置的偏差量(不足/过转)。通过偏差计数器的演算结果判断是否进入「失步领域」,以转换开环模式/闭环模式。·位置偏差量未达± °时,以开环模式进行运行。·位置偏差量超过± °时,以闭环模式进行运行。的控制区间结构图脉冲序列信号判断失步领域传感器电动机选择开环模式选择闭环模式转子位置计数器偏差计数器输入计数器转子位置计数器∶指示励磁程序对转子位置产生最大转矩。新开发转子位置检测传感器于闭环电路模式下,驱动器会控制电动机线圈的励磁状态,令其对于转子运转位置产生最大转矩。采用此种控制方式,于角度-转矩特性上没有所谓的不稳定点(失步领域)。- 5 . 4 - 7 . 2 - 3 . 6 - 1 . 8 0 1 . 8 3 . 6 5 . 4 7 . 2 w 闭环模式 w 闭环模式位置步进电动机角度- 转矩特性转矩 q 开环模式●的特征◇提升步进电动机的性能●高速领域的转矩特性更容易使用因为不会失步,因此使用时不需如以往的步进电动机一般需要考虑以下各点∶·起因于控制器的脉冲 Profile 的加减速常数、惯性比的限制·起因于失步的起动脉冲速度的限制因此可更简单的于超过自起动领域的领域中进行高速运行。●使用速度滤波器开关调整起动时