1. 步进电动机的性能指标
步进电机的转速与脉冲频率成正比,即脉冲频率越高步进电机的转速也越高,但提高了脉冲频率虽然达到了提速作用,却损失了力矩。 力矩随脉冲频率升高而下降的原因: 步进电机产生失步的两个原因就是: 一、控制脉冲频率高,此时转子的加速度小于步进电机定子旋转磁场的速度。 在步进电机供电电源设计好后,定子线圈冲电时间常数基本是固定的,假设时间常数是0.02S(0.02S充电到最大值的63%),如果步进电机接受的脉冲周期大于0.04S(占空比为50%,频率小于25HZ),定子线圈即可以获得足够的能量产生足够带动转子的力矩。如果脉冲频率过高,比如50HZ(占空比为50%,脉冲周期大于0.02S),定子线圈获得的充电时间才0.01S,少了一半的充电时间,产生的力矩就减少了很多,致使转子跟不上定子旋转磁场的速度,每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步. 当然50HZ的频率太小了,本例子只是为了便于说明,随意说了一个数解决方法:1、降低脉冲频率,别认为麻烦,调试步进电机大部分是调节脉冲频率的过程 2、如果不想因降低频率而造成速度太低,那么加大步进电机供电电流 3、减轻电机的负载 二、控制脉冲频率低,此时转子的速度高于步进电机定子旋转磁场的速度。 还以上面的0.02S充电时间常数为例,脉冲频率低,定子线圈充电充分,其产生的力矩就大,此时电机的负载如果较轻,转子就会超过应该到达的平衡位置,定子磁场又要拉转子回到平衡位置,同样其在回平衡位置时又会反越过平衡位置而落后于平衡位置,恰恰此时下一个脉冲到来,于是转子只好在落后于平衡位置的地方开始新一轮的步进。如此循环,同样造成每一步都落后于应该到达的平衡位置,并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步。 解决方法:1、提高脉冲频率 2、不想太高速,那么减小步进电机供电电流。 3,上面两者都不能调节,换力矩小的电机。 伺服电机的说明书上一般都会给出矩频特性图,或是力矩与速的关系表。从大多品牌步进电机的矩频特性可以看出,步进电机在小于600转/分的速度时,输出力矩是正常的。超过1000转/分时,力矩急剧下降(当然也有部分电机在1200转/分时,力矩输出正常). 所以将步进电机的最高转速定为600转/分是较为理想的选择。 当然这个600转/分不是一个通用的数据,具体还得去资讯厂家,向厂家要步进电机的矩频特性。 600转/分的定义只是为了告诉您在选择电机或是前期设计转速,要考虑到步进电机转速小的特点!
2. 步进电动机的特征参数有哪些
主要参照参数有一体化步进电机输出扭力,丝杆螺距。摩擦系数(T型丝杆摩擦系数比较大,滚珠丝杆摩擦系数比较小)。
以立迈胜86一体化步进电机为例:
静扭力6NM为例,直线步进电机轴向力(推力)计算公式: 转矩=轴向力(推力)x导程/2πn (n为效率) 例:直线电机静转矩1NM,直线电机导程8mm,电机效率80%,计算推力
1=Fx0.008/2πx80% F=628N 换算成可以推动物品的重量: 重量=628/GXf (f为摩擦系数)≈30KG 即1NM直线步进电机的推力为628N,可带动大约30-40KG物品。所以86步进电机6NM的推力约为180~240KG.
3. 步进电动机的性能指标是
设置步进电机驱动器的细分数,通常细分数越高,控制分辨率越高 ,但细分数太高则影响到最大进给速度,一般来说,对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P(此时最大进给速度为9600mm/min)或者 0.0005mm/P(此时最大进给速度为4800mm/min),对于精度要求不高的用户,脉冲当量可设置的大一些,如0.002mm/P(此时最大进 给速度为19200mm/min)或0.005mm/P(此时最大进给速度为48000mm/min)。对于两相步进电机,脉冲当量计算方法如下:脉冲当 量=丝杠螺距÷细分数÷200。
弯道加速度:用以描述多个进给轴联动时的加减速能力,单位是毫米/秒平方,它决定了机床在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大,机床在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常,对于步进电机系统组成的机床,该值在400--1000之间,对于伺服电机系统,可以设置在1000--5000之间。如果是重型机床,该值要小一些。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型联动运 动,注意观察,如果没有异常情况,然后逐步增加,如果发现异常情况,则降低该值,并留50%--100%的保险余量。
起跳速度:该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速,能够直接 启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率,并且能避开步进电机运动特性不好的低速段;但是如果该参数选取大了,就会造成闷车,所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中,一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后,该值可能发生变化,一般要下降,特别是在做带负载运动时。所以,该设定参数最好 是在参考电机出厂参数后,再实际测量决定。
单轴加速度:用以描述单个进给轴的加减速能力,单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物 理特性决定,如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大,在运动过程中花在加减速过程中的时间越小,效率越高。通常,对于步进电机,该值在100--500之间,对于伺服电机系统,可以设置在400--1200之间。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型运动,注意观察,如果没有异常。
4. 步进电动机的性能指标包括
定位或剩余力矩:
在没有电流通过绕组时,能使电机的输出旋转所需施加的力矩。
驱动器:
一个用来运行步进电机的电气控制装置。这包括电源、逻辑程序器、开关元件以及一个确定步进速率的变频脉冲源。
动态力矩:
在一定步进速率下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULL IN(牵入)力矩或PULL OUT(牵出)力矩所表示。
保持力矩:
绕组在通以稳态直流电时,能使电机在输出轴旋转所需施加的力矩。
惯性:
物体对加速度或减速的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性,或电机转子的惯性。
线性步进增量(或称步长):
转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性位移。
最大温升:
设计的电机允许温升。电机的温升是电机在通电时出现电能损耗温度升高所固有的特性。电能损耗主要有电阻发热(铜损),铁损和摩擦损耗。电机的温度是总的损耗发热温度和环境温度之和。
脉冲速率:
每秒施加到电机绕组上的脉冲数量(PPS)。脉冲速率等于电机步进速率。
每秒脉冲数(PPS):
电机在一秒钟内所产生的步数(有时称为“步数/秒”)。这由电机驱动器所产生的脉冲频率所决定。
升降速:
在电机不失步的情况下,将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大,接着再降低至原有速率的一种驱动技术。
单步进响应:
电机进行完整的一步所要求的时间。
步进:
电机每接收一个脉冲时转子所转的角度,对于直线电机来说,步进为直线距离。
步距角:
每一步转子所产生的旋转,测量单位为度。
每周旋转步数:
转子旋转360°.所需要的总步数。阻力力矩和惯性力矩之和。
力矩:
阻力力矩和惯性力矩之和。
PULL OUT(牵出)力矩:
电机在恒速下能够产生的最大力矩。因为速度不变,所以也没有惯性力矩。周时转子内部的动能和惯性载荷使牵出力矩增大。
PULL IN(牵入)力矩:
心须克服转子惯量的加速转矩,以及加速时固定连接的外接负载和各种摩擦转矩。因此,牵入力矩通常小于牵出力矩。
力矩与惯性比率:
保持力矩除以转子转动惯量。
5. 步进电动机的主要性能参数
力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下: P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·米 P=2πfM/400(半步工作) 其中f为每秒脉冲数(简称PPS) 步进电机因为不是恒力矩输出,不按功率分类和计算,通常是以力矩和规格两个主要参数来判断功率大小,以上公式仅作为参考
6. 步进电动机主要性能指标
步进电机的主要特点:
1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
2、步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
4、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生失步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。
步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。
步进电机的主要特性:
1、步进电机必须加驱动才可以运转,驱动信号必须为脉冲信号,没有脉冲的时候,步进电机静止,如果加入适当的脉冲信号,就会以一定的角度(称为步角)转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。
2、三相步进电机的步进角度为7.5度,一圈360度,需要48个脉冲完成。
3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。
4、改变脉冲的顺序,可以方便的改变转动的方向。
因此,打印机、绘图仪、机器人等设备都以步进电机为动力核心。
7. 步进电动机的性能指标有什么实际作用
步进电机选择方法:
1、判断需多大力矩: 静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时,需采用大力矩电机。力矩指标大时,电机外形也大。
2、判断电机运转速度: 转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。
3、选择电机的安装规格: 如57、86、110等,主要与力矩要求有关。
4、确定定位精度和振动方面的要求情况: 判断是否需细分,需多少细分。