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第二節(jié)常用的伺服電機(jī)

日期：2010年06月04　來源：沈陽機(jī)床　關(guān)鍵字：數(shù)控車床
第二節(jié)常用的伺服電機(jī)
  一、步進(jìn)電機(jī)
  步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的電磁裝置=步進(jìn)電機(jī)主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，一般采用開環(huán)的控制結(jié)構(gòu)。
  有些數(shù)控車床采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)利用位置檢測(cè)元件構(gòu)成反饋補(bǔ)償型的驅(qū)動(dòng)控制形式。步進(jìn)電機(jī)的激勵(lì)電源為脈沖電源，步進(jìn)電機(jī)則跟隨輸入脈沖按節(jié)拍一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，稱為一步，每一步所轉(zhuǎn)過的角度叫做步距角。步進(jìn)電機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格地成正比例．在時(shí)間上與輸入脈沖同步。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電相序．便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。無脈沖輸人時(shí)，在繞組電源激勵(lì)下，氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于定位狀態(tài)。
  數(shù)控車床主要采用反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)．反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)也稱為磁阻步進(jìn)電機(jī)。
1．步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理
  三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理。定子上有6個(gè)均布的磁極，在直徑相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)，構(gòu)成了一相控制繞組。極與極之間的夾角為60。，每個(gè)定子極上均布5個(gè)齒，齒槽距相等，齒間夾角為9。。轉(zhuǎn)子上無繞組，只有均勻分布的柏個(gè)齒，齒槽等寬，齒間夾角也是90。三相(u、V、w)定子磁極和轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的齒依次錯(cuò)開了1／3齒距。這樣，若按三相六拍方式給定子通電，即可控制步進(jìn)電機(jī)以1 5。的步距角(每次通電步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度)作正向或反向旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)步距角的大小，不僅與通電方式有關(guān)，而且還與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有關(guān)。
2．步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用
  由步距角計(jì)算式可知，循環(huán)拍數(shù)越多，步距角越小，定位精度越高。另外，通電循環(huán)拍數(shù)和每拍通電相數(shù)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性、穩(wěn)定性等都有很大的影響。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)也對(duì)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大的影響。為提高步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、工作頻率和穩(wěn)定性，可選用多相步進(jìn)電機(jī)，并采用2×m拍工作方式。但2×m拍工作方式的功耗比單艦拍的大。
  由于采用脈沖方式工作，且各相需按一定規(guī)律分配脈沖，因此，在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，需要脈沖分配邏輯和脈沖產(chǎn)生邏輯。而脈沖的多少需要根據(jù)控制對(duì)象的運(yùn)行軌跡計(jì)算得到，因此，還需要插補(bǔ)運(yùn)算器。數(shù)控車床所用的功率步進(jìn)電機(jī)要求控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須有足夠的驅(qū)動(dòng)功率，所以，還要求有功率驅(qū)動(dòng)部分。為了保證步進(jìn)電機(jī)不失步地啟停．要求控制系統(tǒng)具有升降速控制環(huán)節(jié)。目前的車床數(shù)控系統(tǒng)，由于都采用了小型或微型計(jì)算機(jī)控制，上述很多控制環(huán)節(jié)，如升降速控制、脈沖分配、脈沖產(chǎn)生、插補(bǔ)運(yùn)算等，都可以由計(jì)算機(jī)完成，使步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路大為簡化。

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