數控轉塔沖床使用步進電機的工作原理

信息來源:步進電機供應商上海四宏電機有限公司添加時間:2018-02-07

步進電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的特殊電機。步進電機的轉子上無繞組且制有若干個均勻分布的齒，在定子上有勵磁繞組.當有脈沖輸入時，轉子就轉過一個固定的角度，其角位移量與輸入脈沖個數嚴格地成正比，在時間上也與輸入脈沖同步。當元脈沖時，在繞組電源的激勵下，氣隙磁場能使轉子保持原有位置不變而處于定位狀態。

步進電機機其輸出扭矩大小，可分為快速步進電機和功率步進電機:按其勵磁相數可分為三相、四相、五相、六相甚至八相步進電機等;按其工作原理又分為磁咆式和反應式步進電機。

由于步進電機的角位移量和指令脈沖的個數成正比，旋轉方向與通電相序有關，因此只要控制輸入脈沖的數量、頻率和電機繞組的通電相序，即可獲得所需的轉角大小、轉速和方向。其調速范圍廣、響應俠、靈敏度離、控制系統簡單，而且有一定的精度，所以被廣泛應用于開環步進系統中。

1.步進電機的工作原理

盡管步進電機種類很多，但其基本原理實質都是一致的。現以三相反應式步進電機為例，說明其工作原理。

在步進電機定子上有3對磁極，上面繞有勵磁繞組，分別稱為A相、8相和C相.轉子上帶有等距小齒(圖中有4個齒)。如果先將A相加上電脈沖，則轉子1、3兩齒被磁極A吸引而與該磁極對齊，而后再將B相加上電脈沖，則已相磁極將離它最近的2、4齒吸引過去，這樣轉子就沿逆時針方向轉過30°。同樣的道理，如將C相加上電脈沖，則轉子又轉過30°。之后再將A相加上電脈沖，轉子繼續轉過30°。如此這樣.按A→B→C→A...依次通電，步進電機就按逆時針方向轉動。

2.步進電機的驅動

根據步進電機的工作原理，我們知道步進電機的角位移量與指令脈沖的個數成正比，旋轉方向與通電方向有關。因此步進電機的驅動電路，必須能控制步進電機各相勵磁繞組電信號的通電變化頻率、次數和通電順序。這個工作由脈沖分配器和功率放大器來完成通過脈沖指令，按一定順序導通或截止功率放大器，使電機相應的勵磁繞組通電或斷電的裝置叫脈沖分配器，也叫環形分配器。它由門電路、觸發器等基本邏輯功能元件組成。步進電機的正轉與反轉，由方向指令控制。步進電機的轉角與轉速分別由指令脈沖的頻率與數量決定。

脈沖分配可由硬件或軟件來實現。作為硬件，目前市場上已有專用的分配器功能組件出售。采用專用集成電路有利于提高系統可拿性和降低系統成本。用微機控制步進電機，采用匯編語言編制程序來分配脈沖，稱為軟件脈沖分配。這種方法的特點是控制靈活、可靠性高、制造成本低。當然，它需編制復雜的程序，需占用大量內存單元和操作時間。

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