步進電機詳細講解課件

步進電動機開環(huán)伺服系統

一、組成

伺服驅動單元、執(zhí)行元件、傳動機構

CNC步進電機

驅動放大

工作臺

步進電動機開環(huán)伺服系統一、組成伺服驅動單元、執(zhí)行元件、1二、步進電機將電脈沖轉變成機械角位移的裝置電脈沖機械角位移大小輸入脈沖個數速度輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序二、步進電機將電脈沖轉變成機械角位移的裝置電脈沖機械角位23.工作原理三拍通電激磁，步距角α==3o一般α=m——繞組相數；Z——轉子齒數，單拍k=1,雙拍k=2。六拍通電激磁，步距角α

==1.5o下一頁上一頁返回3.工作原理三拍通電激磁，步距角α=33.工作原理定子繞組通斷電順序→轉子轉向

定子繞組通斷電轉換頻率→轉子轉速

定子繞組通斷電次數→轉子轉角

三相單三拍

A→B→C→A（K=1）

三相雙三拍

AB→BC→CA→AB（K=1）

三相六拍

A→AB→B→BC→C→CA→A（K=2）

通斷電方式下一頁上一頁3.工作原理定子繞組通斷電順序→轉子轉向定子44.步進電機的選擇1)步進電機選擇原則：

①步矩角與機械系統相匹配，以得到系統所需的

②保證電機輸出轉矩，大于負載所需轉矩

③能與機械系統的負載慣量相匹配

為使電機具有良好的起動性能及較快的響應速度推薦Jleq/Jm<=4式中Jleq為系統等效負載轉動慣量

Jm

為電機轉動慣量

④電機運行速度和最高工作頻率能滿足工作臺切削加工和快移要求。

=

t/360

i下一頁上一頁4.步進電機的選擇1)步進電機選擇原則：①步矩角與機械5④

計算步進電機運行頻率

步進電機運行頻率

f(Hz)

f=V/(60)式中,V——工作臺進給速度

mm/min下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟④計算步進電機運行頻率步進電機運行頻率f(Hz)62)步進電機選擇步驟

①

初定步進電機步距角，計算減速比，確定齒輪副

初選步進電機型號，根據其工作方式，初定步距角

i=Z1/Z2=

t/360下一頁上一頁θ:步進電機步距角,(o)/脈沖t:滾珠絲桿導程，mmδ:脈沖當量，mm/脈沖2)步進電機選擇步驟①初定步進電機步距角，計算減速比，確7

②

計算慣量

下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟設傳動系統如右圖所示：伺服系統總慣量JG為

JG=Jm+Jleq式中：Jm——步進電機轉子轉動慣量

Jleq——換算到電機軸上的等效負載轉動慣量②計算慣量下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟設傳動系統82)步進電機選擇步驟②計算慣量

nm

——步進電機速度

r/minni

——第i個轉動部件的轉速r/minJi

——第i個轉動部件的轉動慣量

kg.m2Vj

——第j個移動部件的移動速度

m/minMj——第j個移動部件的質量kg2)步進電機選擇步驟②計算慣量nm——步進電機速9②計算慣量2)步進電機選擇步驟圖示的一級齒輪減速系統V=nz2.t式中V——工作臺移動速度m/min

t——絲桿導程m②計算慣量2)步進電機選擇步驟圖示的一級齒輪減速系統V=n10②計算慣量2)步進電機選擇步驟式中Jz1——齒輪1的轉動慣量kg.m2

Jz2——齒輪2的轉動慣量kg.m2

Js

——絲桿2的轉動慣量kg.m2

Mw

——工作臺的質量kg②計算慣量2)步進電機選擇步驟式中Jz1——齒11例題1.已知脈沖當量0.005mm，步進電機步距角為0.75°，滾珠絲杠基本導程為4mm，求減速器的傳動比.所以，減速器傳動比為3:5。解：脈沖當量返回例題1.已知脈沖當量0.005mm，步進電機步距角為122、如圖示，一臺五相十拍運行的步進電動機，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動工作臺移動。齒輪1的齒數選定為Z1=27，步進電動機轉子轉子齒數Zr=48，并設定步進電動機每走一步，工作臺移動5μm。當絲杠導程t=4mm，時，試求齒輪2的齒數Z2。2、如圖示，一臺五相十拍運行的步進電動機，通過一對減速齒輪，133．某數控機床的進給伺服系統中，已知齒輪分度圓直徑d1=64mm，d2=80mm，齒輪寬度B=20mm，絲杠直徑d3=40mm，長度l=1500mm，工作臺質量m=150kg。在某一時刻，齒輪轉速n1=500r/min，n2=400r/min，工作臺移動速度v=2m/min，試求此系統轉換到電動機軸上的等效轉動慣量。

3．某數控機床的進給伺服系統中，已知齒輪分度圓直徑d1=6414步進電動機開環(huán)伺服系統

一、組成

伺服驅動單元、執(zhí)行元件、傳動機構

CNC步進電機

驅動放大

工作臺

步進電動機開環(huán)伺服系統一、組成伺服驅動單元、執(zhí)行元件、15二、步進電機將電脈沖轉變成機械角位移的裝置電脈沖機械角位移大小輸入脈沖個數速度輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序二、步進電機將電脈沖轉變成機械角位移的裝置電脈沖機械角位163.工作原理三拍通電激磁，步距角α==3o一般α=m——繞組相數；Z——轉子齒數，單拍k=1,雙拍k=2。六拍通電激磁，步距角α

==1.5o下一頁上一頁返回3.工作原理三拍通電激磁，步距角α=173.工作原理定子繞組通斷電順序→轉子轉向

定子繞組通斷電轉換頻率→轉子轉速

定子繞組通斷電次數→轉子轉角

三相單三拍

A→B→C→A（K=1）

三相雙三拍

AB→BC→CA→AB（K=1）

三相六拍

A→AB→B→BC→C→CA→A（K=2）

通斷電方式下一頁上一頁3.工作原理定子繞組通斷電順序→轉子轉向定子184.步進電機的選擇1)步進電機選擇原則：

①步矩角與機械系統相匹配，以得到系統所需的

②保證電機輸出轉矩，大于負載所需轉矩

③能與機械系統的負載慣量相匹配

為使電機具有良好的起動性能及較快的響應速度推薦Jleq/Jm<=4式中Jleq為系統等效負載轉動慣量

Jm

為電機轉動慣量

④電機運行速度和最高工作頻率能滿足工作臺切削加工和快移要求。

=

t/360

i下一頁上一頁4.步進電機的選擇1)步進電機選擇原則：①步矩角與機械19④

計算步進電機運行頻率

步進電機運行頻率

f(Hz)

f=V/(60)式中,V——工作臺進給速度

mm/min下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟④計算步進電機運行頻率步進電機運行頻率f(Hz)202)步進電機選擇步驟

①

初定步進電機步距角，計算減速比，確定齒輪副

初選步進電機型號，根據其工作方式，初定步距角

i=Z1/Z2=

t/360下一頁上一頁θ:步進電機步距角,(o)/脈沖t:滾珠絲桿導程，mmδ:脈沖當量，mm/脈沖2)步進電機選擇步驟①初定步進電機步距角，計算減速比，確21

②

計算慣量

下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟設傳動系統如右圖所示：伺服系統總慣量JG為

JG=Jm+Jleq式中：Jm——步進電機轉子轉動慣量

Jleq——換算到電機軸上的等效負載轉動慣量②計算慣量下一頁上一頁2)步進電機選擇步驟設傳動系統222)步進電機選擇步驟②計算慣量

nm

——步進電機速度

r/minni

——第i個轉動部件的轉速r/minJi

——第i個轉動部件的轉動慣量

kg.m2Vj

——第j個移動部件的移動速度

m/minMj——第j個移動部件的質量kg2)步進電機選擇步驟②計算慣量nm——步進電機速23②計算慣量2)步進電機選擇步驟圖示的一級齒輪減速系統V=nz2.t式中V——工作臺移動速度m/min

t——絲桿導程m②計算慣量2)步進電機選擇步驟圖示的一級齒輪減速系統V=n24②計算慣量2)步進電機選擇步驟式中Jz1——齒輪1的轉動慣量kg.m2

Jz2——齒輪2的轉動慣量kg.m2

Js

——絲桿2的轉動慣量kg.m2

Mw

——工作臺的質量kg②計算慣量2)步進電機選擇步驟式中Jz1——齒25例題1.已知脈沖當量0.005mm，步進電機步距角為0.75°，滾珠絲杠基本導程為4mm，求減速器的傳動比.所以，減速器傳動比為3:5。解：脈沖當量返回例題1.已知脈沖當量0.005mm，步進電機步距角為262、如圖示，一臺五相十拍運行的步進電動機，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動工作臺移動。齒輪1的齒數選定為Z1=27，步進電動機轉子轉子齒數Zr=48，并設定步進電動機每走一步，工作臺移動5μm。當絲杠導程t=4mm，