步进电机基本概念
一、步进电机相关概念
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。
角位移:角位移就是步进电机的转轴转动行驶的位移。
1.步进电机的相、线、极性。
相:指步进电机有几个线圈(绕组)。常见2相、4相电机。
线:指步进电机有几个接线口(多少根线)。
极性:分为单极性和双极性。
①单极性:步进电机的线圈只允许单向导电。
②双极性:步进电机只允许双向导电。
相、线、极性只要知道其中两个就可以推出第三个:
五线四相步进电机就是有5个接线口,4个线圈。因为接线口的数量是奇数个,也就是说有一个接线头是公共接头,所以它的线圈的导电方式就只允许单向导电。如图:
我们把5个接线口分别定义为:A、B、C、D和COM端,A和COM构成一组线圈(绕组),B、C、D类似。电流只能从A流向COM端,所以是单极性的。
四线双极性步进电机就是有4个接线口,导电方式是允许双向的。由于有四个接线口,且导电方式是双向的,所以这个步进电机是两相的。
电机线圈有两组:A和A非,B和B非,电流可以从A进A非出,也可以从A非进从A出,B绕组类似,这样电流可以是双方向流的,所以是双极性。
2.步进电机的步进方式
步进电机的步进方式有:单拍、双拍、单双拍。
单拍(四拍工作方式):
单拍工作方式就是说每次只给一个线圈通电,通过改变每次通电的线圈从而使步进电机转动。
对应五线四相步进电机,在单拍工作方式下,线圈的通电方式依次是:A-COM、B-COM、C-COM、D-COM。
对于四线双极性步进电机,在单拍工作方式下,线圈依次是:A-A非、B-B非、A非-A、B非-B。
双拍(四拍工作方式):
双拍工作方式就是:每次给两个线圈通电,通过改变通电的线圈从而使步进电机转动。
对于上图,双拍通电方式就是:开关A、B闭合,C、D断开;然后B、C闭合,A、D断开;然后C、D闭合,A、B断开;然后A、D闭合,C、D断开;依次循环。
单拍和双拍都是四拍工作方式,但是双拍产生的磁场大。
单双拍(八拍工作方式):
单双拍工作方式就是单拍工作方式和双拍工作方式交替进行。
同样是上图,单双拍工作方式就是:开关A闭合,B、C、D断开;然后A、B闭合,C、D断开;然后B闭合,A、C、D断开;然后B、C闭合,A、D断开;然后C闭合,A、B、D断开;然后C、D闭合,A、B断开;然后D闭合,A、B、C断开;然后D、A闭合,B、C断开;依次循环。
四拍每次转动的角度大,八拍每次转动的角度小,所以八拍运行时就更稳定。
3.步距角
当步进电机切换一次定子绕组的激磁电流时,转子就旋转一个固定角度即步距角。步距角由切换的相同电流产生的旋转力矩得到。
步距角大小与控制绕组的相数、转子齿数和通电方式有关。步距角越小,运转的平稳性越好。
转子齿数越多,步距角θs越小;
定子相数越多,步距角θs越小;
通电方式的节拍越多,步距角θs越小;
θs=360°/(m*Zr)
m为运行的拍数。常见两相电机有4拍和8拍运行方式。
Zr为转子齿数。常见的两相步进电机齿数为50;
所以四拍的工作方式步距角是1.8度,八拍的工作方式步距角是0.9度。