一、前言
電腦繡花機中步進電機是最重要的角色,如果沒有步進電機就沒有今天的電腦繡花機。步進電機把數位訊號變成機械運動。在電腦繡花機中驅動X,Y框架運動,驅動換色移動,早年的繡花機Z軸驅動都用步進電機(武漢美佳單頭就是代表)所以步進電機在電腦繡花機中意義重大,我收集了一些資料奉獻給大家。
1.步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈衝信號,電機則轉過一個步距角。這一線性關係的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地套用,但步進電機並不能象普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。目前,生產步進電機的廠家的確不少,但具有專業技術人員,能夠自行開發,研製的廠家卻非常少,大部分的廠家只一、二十人,連最基本的設備都沒有。僅僅處於一種盲目的仿製階段。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽於上述情況,我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。
二、感應子式步進電機工作原理(一)反應式步進電機原理由於反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。
1、結構:電機轉子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個勵磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,(相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示),即A與齒1相對齊,B與齒2向右錯開1/3て,C與齒3向右錯開2/3て,A'與齒5相對齊,(A'就是A,齒5就是齒1)下面是定轉子的展開圖:
2、旋轉:如A相通電,B,C相不通電時,由於磁場作用,齒1與A對齊,(轉子不受任何力以下均同)。如B相通電,A,C相不通電時,齒2應與B對齊,此時轉子向右移過1/3て,此時齒3與C偏移為1/3て,齒4與A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通電,A,B相不通電,齒3應與C對齊,此時轉子又向右移過1/3て,此時齒4與A偏移為1/3て對齊。 如A相通電,B,C相不通電,齒4與A對齊,轉子又向右移過1/3て這樣經過A、B、C、A分別通電狀態,齒4(即齒1前一齒)移到A相,電機轉子向右轉過一個齒距,如果不斷地按A,B,C,A……通電,電機就每步(每脈衝)1/3て,向右旋轉。如按A,C,B,A……通電,電機就反轉。由此可見:電機的位置和速度由導電次數(脈衝數)和頻率成一一對應關係。而方向由導電順序決定。不過,出於對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往採用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導電狀態,這樣將原來每步1/3て改變為1/6て。甚至於通過二相電流不同的組合,使其1/3て變為1/12て,1/24て,這就是電機細分驅動的基本理論依據。不難推出:電機定子上有m相勵磁繞阻,其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。並且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制——這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以製造任何相的步進電機,出於成本等多方面考慮,市場上一般以二、三、四、五相為多。