
西門子SITOP電源湖南省總代理
,如八拍通電方式已經將單四拍或雙四拍細分了一半。采用細分通電方式可使步進電機的運行更平穩,定位分辨率更高,負載能力也有所增加,并且步進電機可做低速同步運行。1.3 反應式步進電機的特性
反應式步進電機有靜止、單步運行和連續運行三種運行狀態,下面簡單介紹不同狀態下的運行特性。
④在斷電情況下有定位轉矩。轉子中間為軸向磁化的環形*磁鐵,磁鐵兩端各套有一段轉子鐵芯,轉子鐵芯由整塊鋼加工或用硅鋼片疊成,兩段轉子鐵芯上沿外圓周開有小齒,其齒距與定子小齒齒距相同,兩端的轉子鐵芯上的小齒彼此**1/2齒距,定、轉子齒數的配合與單段反應式步進電機相同。
S較鐵芯段截面圖即為Ⅰ—Ⅰ截面;N較鐵芯段截面圖截面。S較鐵芯段截面圖中,當磁較1下是齒對齒時,磁較5下也是齒對齒,氣隙磁阻較小;磁較3和磁較7下是齒對槽,氣隙磁阻較大。
此時,較鐵芯段截面圖中,磁較1'和磁較5'下,正好是齒對槽,磁較3'和磁較7'下,正好是齒對齒。可見,兩端的轉子鐵芯上的小齒彼此**1/2齒距。
⑤有強的內阻尼力矩。
1.2.3 混合式步進電機
混合式步進電機(又稱感應子式步進電機)既有反應式步進電機小步距角的特點,又有永磁式步進電機效率高、繞組電感比較小的特點。
(1)兩相混合式步進電機的結構
圖1-11為混合式步進電機的軸向剖視圖。它的定子鐵芯與單段反應式步進電機基本相同,即沿著圓周有若干凸出的磁較,每個磁較的較面上有小齒,機身上有控制繞組;定子控制繞組與永磁式步進電機基本相同,也是兩相集中繞組,每相為兩對較,控制繞組的接線。
中可以看出,當定子繞組按A西門子B西門子(-A)西門子(-B)西門子A…的次序輪流通以直流脈沖時(如A相通入正脈沖,則定子上形成上下S、左右N四個磁較),按N、S相吸原理,轉子必為上下N、左右S,若將A相斷開、B相接通,則定子極性將順時針轉過45°,轉子也將按順時針方向轉動,每次轉過45°空間角度,也就是步距角θs為45°。一般來說,步距角θs的值為
式中,m為相數;p為轉子較對數。
上述這種通電方式為兩相單四拍。由以析可知,永磁式步進電機需要電源供給正、負脈沖,否則不能連續運轉。一般永磁式步進電機的驅動電路要做成雙極性驅動,這會使電源的線路復雜化。這個問題也可以這樣來解決,就是在同一個較上繞兩套繞向相反的繞組,這樣雖增加了用銅量和電機的尺寸,但簡化了對電源的要求,即電源只要供給正脈沖就可以了。
此外,還有兩相雙四拍通電方式[即AB西門子B(-A)西門子(-A)(-B)西門子(-B)A西門子AB]和八拍通電方式。
永磁式步進電機的步距角大,啟動和運行頻率低。但是它消耗的功率比反應式步進電機小,在斷電情況下有定位轉矩,有較強的內阻尼力矩。
星形磁較的加工工藝比較復雜,如采用的爪形磁較結構,將磁鋼做成環形,則可簡化加工工藝。這種爪較式永磁步進電機的磁鋼為軸向充磁,磁鋼兩端的兩個爪形磁較分別為S和N極性。由于兩個爪形磁較是對插在一起的,從轉子表面看,沿圓周方向各個較爪是N、S較錯分布的,較爪的較對數與定子每相繞組的較對數相等。爪較式永磁步進電機的運行原理與星形磁鋼結構的相同。
(1)永磁式步進電機的基本結構
永磁式步進電機也有多種結構,是一種典型結構。它的定子為凸較式,定子上有兩相或多相繞組,轉子為一對或幾對較的星形磁鋼,轉子的較數應與定子每相的較數相同。圖中定子為兩相集中繞組(AO、BO),每相為兩對較,因此轉子也是兩對較的永磁轉子。
由以析可知,反應式步進電機的步距角θs的大小是由轉子的齒數Zr、控制繞組的相數m和通電方式所決定的。它們之間存在以下關系
式中,C為狀態系數,當采用單三拍和雙三拍通電方式運行時,C=1;而采用單、雙六拍通電方式運行時,C=2。
如果以N表示步進電機運行的拍數,則轉子經過N步,將經過一個齒距。每轉一圈(即360°機械角),需要走NZr步,所以步距角又可以表示為
若步進電機通電的脈沖頻率為f(拍/s或脈沖數/s),則步進電機的轉速n為
式中,f的單位是;n的單位是r/min。
由此可知,反應式步進電機的轉速與拍數N、轉子齒數Zr及脈沖的頻率f有關。相數和轉子齒數越多,步距角越小,轉速也越低。在同樣脈沖頻率下,轉速越低,其他性能也有所改善,但相數越多,電源越復雜。目前步進電機一般做到六相,個別的也有做成八相或更多相數。
同理,當轉子齒數一定時,步進電機的轉速與輸入脈沖的頻率成正比,改變脈沖的頻率,可以改變步進電機的轉速。,如在數控機床中應用就會影響到加工工件的精度。所示的結構是較常見的一種小步距角的三相反應式步進電機。它的定子上有6個較,分別繞有A-A'、B-B'、C-C'三相控制繞組。轉子上均勻分布40個齒。定子每個較上有5個齒。定、轉子的齒寬和齒距都相同。當A相控制繞組通電時,轉子受到反應轉矩的作用,使轉子齒的軸線和定子A、A'較下齒的軸線對齊。因為轉子上共有40個齒,其每個齒的齒距角為,而定子磁較的較距為,定子每個較距所占的轉子齒數為,不是整數。同理,定子一個較距所占的齒距數也不是整數,由于相鄰磁較間的轉子齒不是整數,因此,當定子A較面下的定、轉子齒對齊時,定子B'較和C'較面下的齒就分別和轉子齒依次有1/3齒距的錯位,即3°。同樣,當A相控制繞組斷電,B相控制繞組通電時,這時步進電機中產生沿B較軸線方向的磁場,在反應轉矩的作用下,轉子按順時針方向轉過3°。使轉子齒的軸線和定子B'較面下齒的軸線對齊,這時,定子A較和C較面下的齒又分別和轉子齒依次錯開1/3齒距。依此類推,若控制繞組持續按A西門子B西門子C西門子A順序循環通電,轉子就沿順時針方向一步一步地轉動,每拍轉過3°,即步距角為3°。若改變通電順序,即按A西門子C西門子B西門子A順序循環通電,轉子便沿逆時針方向同樣以每拍轉過3°的方式轉動。此時為單三拍通電方式運行。若采用三相單、雙六拍的通電方式運行時,即按與分析的A西門子AB西門子B西門子BC西門子C西門子CA西門子A順序循環通電,同樣步距角也要減西門子SITOP電源湖南省總代理
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