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首頁！[皇馬注冊]！首頁由于電機(jī)是一個(gè)彈性體系統(tǒng)，所以步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)固有的諧振頻率，當(dāng)步進(jìn)速率等于電機(jī)的固有頻率時(shí)將發(fā)生共振，電機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生聽的見的噪音變化，同時(shí)振動(dòng)增加，共振點(diǎn)將隨應(yīng)用場合和負(fù)載而變化，但共振點(diǎn)通常出現(xiàn)在70-200步/秒左右，在嚴(yán)重的情況下，電機(jī)在振蕩點(diǎn)附近可能會(huì)失步，改變步進(jìn)速率是避免系統(tǒng)中與共振有關(guān)的許多問題的最簡單的方式。另外，半步或細(xì)分驅(qū)動(dòng)通?？梢詼p少共振問題，當(dāng)加減速時(shí)，要盡可能快地越過共振區(qū)。
電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，步進(jìn)電機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)換成特定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)脈沖所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是精確的，并可重復(fù)，這就是為什么步進(jìn)電機(jī)在定位應(yīng)用中如此有效的原因。
永磁步進(jìn)電機(jī)包括一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子、線圈繞組和導(dǎo)磁定子。給線圈繞組通電將產(chǎn)生一個(gè)電子磁場，分為北極和南極，見圖1所示。定子產(chǎn)生產(chǎn)磁場使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到與定子磁場對(duì)直。通過改變定子線圈的通電順序可使電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖2顯示了一個(gè)兩相電機(jī)的典型的步進(jìn)順序。在第1步中，兩相定子中的A相被通電，因異性相吸，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示位置。當(dāng)A相關(guān)閉、B相被通電時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。在第3步中，B相關(guān)閉、A相被通電，但極性與第1步相反，這促使轉(zhuǎn)子再次旋轉(zhuǎn)90°。在第4步中，A相關(guān)閉、B相通電，極性與第2步相反。重復(fù)該順序促使轉(zhuǎn)子按90°的步距角順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
圖2中顯示的步進(jìn)順序稱為“單相通電”步進(jìn)。更常用的步進(jìn)方法是“雙相通電”，即電機(jī)的兩相一直通電。但是，一次只能轉(zhuǎn)換一相的極性，見圖3所示。兩相步進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子兩相之間的軸線處對(duì)直。由于兩相一直通電，本方法比“單相通電”步進(jìn)多提供了41.1%的力矩，但輸入功率卻為2倍。
電機(jī)也可以轉(zhuǎn)換相位之間插入一個(gè)關(guān)閉狀態(tài)而走“半步”。這將步進(jìn)電機(jī)的整個(gè)步距角一分為二。例如，一個(gè)90°的步進(jìn)電機(jī)將每半步移動(dòng)45°，見圖4。但是，與“兩相通電”相比，半步進(jìn)通常導(dǎo)致15%-30%的力矩?fù)p失（取決于步進(jìn)速率）。在每交換半步的過程中，由于其中一個(gè)繞組沒有通電，所以作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。
二相通電步進(jìn)順利利用了一種“雙極性線圈繞組”的方法，每極只有一個(gè)繞組，通過改變繞組中的電流方向，從而改變相應(yīng)極上的電磁極性，典型的兩相雙極驅(qū)動(dòng)的輸出步驟在電器原理圖和下面圖5中的步進(jìn)順序中有進(jìn)一步闡述。
另一常用繞組是單極性繞組，每個(gè)電極上饒有兩個(gè)繞組，當(dāng)一個(gè)繞組通電時(shí)，產(chǎn)生被磁場，另一個(gè)繞組通電則產(chǎn)生南磁場，因?yàn)閺尿?qū)動(dòng)器到線圈的電流不會(huì)反向，所以可稱為單極性繞組。該方法下電機(jī)的步進(jìn)順序見圖6所示。通過這種設(shè)計(jì)使得電子驅(qū)動(dòng)器簡單化，但是與雙極性繞組相比，其力矩大約小30%，因?yàn)榇啪€圈僅被利用了一半。
為了獲得更小的步距角，叫要求定子和轉(zhuǎn)子有更多的磁極，要求定子和轉(zhuǎn)子上有相同對(duì)數(shù)的磁極，一個(gè)步距角為7.5度的電機(jī)有12對(duì)磁極，每個(gè)磁極板上有12個(gè)齒，每個(gè)繞組有兩個(gè)磁極板，每個(gè)電機(jī)有兩個(gè)繞組，因此有一個(gè)步距角為7.5度的步進(jìn)電機(jī)有48個(gè)磁極，圖7是一個(gè)剖面圖舉例說明一個(gè)7.5度的步進(jìn)電機(jī)的4個(gè)磁極板，成倍的步進(jìn)也可以提供較大的運(yùn)動(dòng)。例如，一個(gè)7.5度的步進(jìn)電機(jī)6個(gè)步進(jìn)量可以產(chǎn)生45度的運(yùn)動(dòng)。
永磁式步進(jìn)電機(jī)精確度達(dá)6-7%每步，且不累積。一個(gè)7.5度的步進(jìn)電機(jī)每步的誤差會(huì)少于0.5度，而且不管走了多少步，這個(gè)誤差是不會(huì)累積的。
由于電機(jī)是一個(gè)彈性體系統(tǒng)，所以步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)固有的諧振頻率，當(dāng)步進(jìn)速率等于電機(jī)的固有頻率時(shí)將發(fā)生共振，電機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生聽的見的噪音變化，同時(shí)振動(dòng)增加，共振點(diǎn)將隨應(yīng)用場合和負(fù)載而變化，但共振點(diǎn)通常出現(xiàn)在70-200步/秒左右，在嚴(yán)重的情況下，電機(jī)在振蕩點(diǎn)附近可能會(huì)失步，改變步進(jìn)速率是避免系統(tǒng)中與共振有關(guān)的許多問題的最簡單的方式。另外，半步或細(xì)分驅(qū)動(dòng)通?？梢詼p少共振問題，當(dāng)加減速時(shí)，要盡可能快地越過共振區(qū)。
摩擦力矩（oz-in或g-cm）為要求移動(dòng)一個(gè)載荷的力（單位為oz或g）乘以用于驅(qū)動(dòng)載荷的力臂（r）長度（單位為in或cm）(見圖8所示)。
應(yīng)該注意到的是，當(dāng)電機(jī)的步進(jìn)頻率增加時(shí)，電機(jī)的反向電動(dòng)勢（EMF）也增加，限制了電流的增大，并導(dǎo)致可使用的輸出力矩的減少。
步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以通過很多種機(jī)械方法轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這包括齒輪，齒條機(jī)構(gòu)，皮帶，皮帶輪及其他機(jī)械機(jī)構(gòu)，這些選擇都需要外部機(jī)械零件，最有效的方法是將這些轉(zhuǎn)化在電機(jī)內(nèi)部完成，直線是集中最典型的直線)this.width=500>
在直線步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部通過一個(gè)內(nèi)螺紋螺母和導(dǎo)螺桿完成了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)子的內(nèi)部被加工成內(nèi)螺紋，導(dǎo)螺桿代替了軸，為了實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)必須被限制，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)螺紋驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向可以改變直線運(yùn)動(dòng)方向，永磁式直線步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖10所示。
直線步進(jìn)電機(jī)的步長決定于電機(jī)的步距角和相互配合的內(nèi)螺紋螺母和導(dǎo)螺桿的螺距，大螺距螺紋比小螺距螺紋產(chǎn)生的步長大，然而，對(duì)于給定的步進(jìn)速度小螺距螺紋可以提供更大推力。當(dāng)電機(jī)失電時(shí)，大螺距螺紋容易被反向驅(qū)動(dòng)或推動(dòng)，但小螺距螺紋通常卻不容易被反向驅(qū)動(dòng)或推動(dòng)，為了保證高的工作效率，在轉(zhuǎn)子和導(dǎo)螺桿之間必須有一定的自由度，這就要求在兩者之間有一定的間隙，這大約有0.001英寸到0.003英寸軸向間隙（也叫反向間隙）。如果要求絕對(duì)的位置精度，可以選用本公司的帶有游隙補(bǔ)償設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。我們的直線步進(jìn)電機(jī)，在電機(jī)內(nèi)部完成了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，這給許多應(yīng)用帶來了方便，使得機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡單，因?yàn)橹本€步進(jìn)電機(jī)自身內(nèi)部包括了相關(guān)部件，所以對(duì)于外部零件比如皮帶及帶輪的需要大大降低或免除，較少的零件使得設(shè)計(jì)更加容易，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本和尺寸，并且提高了產(chǎn)品的可靠性。
正常情況下，HLM直線千萬次的運(yùn)行周期，而HLM旋轉(zhuǎn)電機(jī)可提供長達(dá)25，000小時(shí)運(yùn)行壽命。電機(jī)最終的疲勞和綜合壽命由每個(gè)用戶的具體應(yīng)用情況決定。
25%工作制: 在L/R驅(qū)動(dòng)上以雙倍的額定電壓運(yùn)行電機(jī)，電機(jī)通電時(shí)間大約為25%。電機(jī)產(chǎn)生的輸出力矩比在額定電壓下運(yùn)行大約要多60%。注意，工作周期與施加在電機(jī)上的負(fù)載無關(guān)。
壽命: 直線電機(jī)的壽命為電機(jī)能在指定的負(fù)載下運(yùn)動(dòng)，并維持步進(jìn)精確度的循環(huán)次數(shù)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的壽命為工作小時(shí)數(shù)
一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期: 直線電機(jī)的一個(gè)運(yùn)行周期包括伸出以及縮回到初始位置的整個(gè)動(dòng)作。
對(duì)于如何選擇適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)并確保其擁有最長的壽命，這里有一些通用的準(zhǔn)則，但最終，如要在給一個(gè)給定的系統(tǒng)中確定步進(jìn)電機(jī)的性能，最好在“現(xiàn)場條件”下，或在盡可能類似的現(xiàn)場的條件下進(jìn)行組裝測試。
由于步進(jìn)電機(jī)沒有電刷所產(chǎn)生的磨損，起壽命通常超過系統(tǒng)中的其他機(jī)械零件，步進(jìn)電機(jī)若失效，一般來說是由于一些機(jī)械零件失效而引起的，螺桿/螺母接合處及軸承是首先會(huì)產(chǎn)生疲勞失效的零件，而工作力矩或推力以及工作環(huán)境也會(huì)影響這些零件的壽命。
如果電機(jī)在起額定力矩或推力，或接近其額定力矩或推力下運(yùn)行，則其壽命將受到影響，海頓的測試表明電機(jī)壽命隨工作負(fù)載的降低而呈指數(shù)增加，一般而言，電機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)成在其最大承載能力的40%-60%下運(yùn)行，一些環(huán)境因素，如高濕度，暴露于苛性化學(xué)制品中，大量的污垢以及熱量，都會(huì)影響電機(jī)的壽命，組裝中的一些機(jī)械因素，如直線電機(jī)中軸的側(cè)向負(fù)載或旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的不平衡負(fù)載等，也將對(duì)電機(jī)壽命造成不利影響。
如果在短時(shí)工作制下使用電機(jī)，并向電機(jī)施加較高的電壓，則通電時(shí)間應(yīng)保證其溫升不超過電機(jī)的最大溫升限制，如果電機(jī)沒有足夠的斷電時(shí)間，將會(huì)產(chǎn)生太多的熱量，以至繞組過熱，最終導(dǎo)致電機(jī)失效。
設(shè)計(jì)一個(gè)能將這些因素降低到最小的系統(tǒng)將確保電機(jī)的最大壽命，將壽命最大化的第一步是選擇一個(gè)安全系數(shù)為2或更大的電機(jī)，第二步是通過將側(cè)向負(fù)載，不平衡的負(fù)載和沖擊載荷降低到最小來保證系數(shù)具有良好的機(jī)械性能，另外，系統(tǒng)應(yīng)配備散熱系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中存在苛性化學(xué)品，則必須對(duì)電機(jī)和其他所有零件加以防護(hù)，最后，在“現(xiàn)場條件”下測試電機(jī)及其組件可確保應(yīng)用適當(dāng)。
如果遵守了這些準(zhǔn)則，海頓直線電機(jī)，將在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)為您提供可靠的操作，如果您在設(shè)計(jì)上需要幫助，海頓的應(yīng)用工程師將幫助您在我們的電機(jī)上獲得最長壽命和最佳的性能。
