您现在的位置:机电论文网>> 电机>> 正文内容

步进电机产品发展趋势概论

作者: 来源: 发布时间:2009/5/12 14:09:58  点击数:1603

 

步进电机规格繁杂妨碍其应用


  步进电机问世以后,很快确定了自己的应用场合为开环高分辨率的定位系统,工业应用发展到今已有约30年的历史,目前还没有更适合的取代它的产品,而且已经发展成为除直流和交流电机外的第三大类电动机产品,但毕竟发展历史不长,人们从应用的角度看仍有不成熟的感觉。


  从步进电机产品总体来看,最为突出的问题是规格品种繁杂,从结构类型上主要是永磁(混合)和磁阻式两大类;相数则有2345689相等多种,与各种不同转子齿数相配合,做成各种不同的步距角,例如:0.09°0.1°0.18°0.2°0.36°0.45°0.6°0.72°0.75°0.9°0.96°1.2°1.5°1.875°2.25°3.75°4.5°等等不胜枚举。还有不同的机座号,目前国内公制系列有20、242836455560707590110130150160200mm等,英制系列有425786104以及□425786mm等。再加上每个机座号的电机有不同的铁心叠长,不同的电压、电流和绕组匝数,不同的轴伸和安装尺寸等,其规格品种之复杂可想而知。这种状态对步进电动机产业的发展十分不利。增加了模具和工装的投资;生产管理复杂化;不易形成批量生产,使生产成本增加;分散了财力和人力不利于产品的完善和改进;配套的驱动器的生产也复杂化,同样不利于发展;也使应用和技术服务复杂化。


  任何一种产品大概都有一个从复杂到简单的发展过程,步进电机约30年来的发展,也已经逐步形成了自己的主流产品,在西方国家,可明显看出最大量应用的是定子8极转子50齿的二相混合式步进电机,其次是定子10极转子50齿的五相混合式步进电机被认为有较高运行性能指标而广泛用于工业自动化的场合。


  我国步进电机产品的发展有自己的特点,80年代以前一直以磁阻式步进电动机为主,70年代末形成的系列产品以定子6极转子40齿的三相磁阻式步进电动机为主。另外有定子10极转子100齿的五相磁阻式步进电动机和其他的品种。80年代开始发展混合式步进电动机,也是以定子8极转子50齿的二相(四相)混合式步进电动机为主,1987年开始生产定子10极转子50齿的五相混合式步进电动机,同时还发展了一些不同于国外的产品,例如定子8极转子60个齿的二相(四相)混合式步进电动机;转子100齿的三相、九相混合式步进电动机;转子200齿的五相混合式步进电动机等。这就使得我国步进电动机产品形成特别混杂的局面,对产业的发展很不利。认识到这一点,找出有效的办法来改变这种局面,对步进电机产业的发展是很重要和有利的。

   运用微步驱动技术统一步进电机的相数


  属于增量运动控制器件的步进电机,在应用微步驱动技术以后,它的分辨率可以提高,在必要时可以很高,达到接近连续运动控制器件的状态,被称为“类伺服”特性,这显然是70年代开始研究微步驱动技术的主要目标。


  微步驱动技术是一种电流波形控制技术,在通常的驱动器中,仅对相绕组的电流进行通断控制,在转子齿数一定的条件下增加相数才能增加电动机的分辨率。例如五相混合式步进电动机比二相混合式步进电动机增加了相数,提高了分辨率,许多运行性能得到提高,成为一个独立的系列产品。采用电流波形控制技术后,二相电机只要增加电流波形的阶梯数,就可以提高分辨率,要达到与五相电动机一样的分辨率也很方便,这就给统一步进电机的相数提供了基础。


  德国BL公司原生产五相混合式步进电动机,1994年他们的五相电动机专利期满以后,推出了新的三相混合式步进电动机系列,是定子6极转子50齿的结构。配套电流型驱动器,每转步数为200、400、1000、2000和2000、4000、10000、20000,可看出它兼有通常二相电机和五相电机的分辨率,还可以在此基础上增高到10倍(十细分)。应该说,这是一种很好的设计方案,它充分运用了电流型驱动技术的功能,让统一的三相电动机系列可以同时适合原有二相和五相电动机的应用场合。


  用三相电动机来取代原来生产的五相电动机,且采用更为普及的三相功率器件,驱动器的成本会下降,同时具有二相电动机的分辨率,适应性加强,从公司的角度来看是很有效益的,可是从整个步进电动机产业的角度,以及从产品发展由复杂到简单这个规律的角度看却不见得最好。因为用该三相系统来取代现有的广泛应用的二相电动机显然是不现实的,因此只能是在步进电动机本来复杂的产品格局中,逐步向以二相混合式步进电动机为主,辅之以五相混合式步进电动机的产品格局发展的过程中,反而增加出一个三相混合式步进电动机系列,至少从总体来看没有前进的感觉。


  如果以二相电动机为基础,采用电流型驱动器,让它同时具有五相电动机的分辨率和其他功能,情况就不一样了,这将是一种最为节省的、最顺乎自然的发展方向。改变分辨率不成问题,要让全部的性能都不低于原有的五相电动机则还有一定的工作要做。

 


更多
字体:【】-【】-【】【关闭此页

上一篇:步进电机控制系统的实际应用(图)'   下一篇:一般用途步进驱动器选型与编码器选型'


特别声明:机电之家(http://www.jdzj.com )所共享的机电类资料,机电论文、机电类文章、机电企业类管理制度、机电类软件都来自网上收集,其版权归作者本人所有,如果有任何侵犯您权益的地方,请联系我们,我们将马上进行处理。购买的论文都出自原创,保证作者的原创的版权的转让,任何纠纷由法律解决。