絲桿步進電機的運行原理與用途

絲桿步進電機基本原理

　　采用一根螺桿和螺母相嚙合，采取某種方法防止螺桿螺母相對轉動，從而使螺桿軸向移動。一般而言，目前有兩種實現這種轉化的方式，第一種是在電機內置一個帶內螺紋的轉子，以轉子的內螺紋和螺桿相嚙合而實現線性運動，第二種是以螺桿作為電機出軸，在電機外部通過一個外部驅動螺母和螺桿相嚙合從而實現直線運動。這樣做的結果是大大簡化了設計，使得在許多應用領域中能夠在不安裝外部機械聯動裝置的情況下直接使用直線步進電機進行精密的線性運動。直線步進電機被廣泛應用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領域。

 

　　絲桿步進電機的工作原理

　　絲桿步進電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。絲桿步進電機輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。

 

 

　　絲桿步進電機發熱原理通常見到的各類電機，內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。絲桿步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而步進電機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。

 

　　絲桿步進電機的用途

 

　　1、絲桿步進電動機工作時每相繞組不是恒定地通電，而是按一定的規律輪流通電。

 

　　2、每輸入一個脈沖電信號轉子轉過的角度稱為步距角。

 

　　3、絲桿步進電機可以按特定指令進行角度控制，也可以進行速度控制。角度控制時，每輸入一個脈沖，定子繞組就換接一次，輸出軸就轉過一個角度，其步數與脈沖數一致，輸出軸轉動的角位移量與輸入脈沖成正比。速度控制時，步進電機繞組中送入的是連續脈沖，各相繞組不斷地輪流通電，步進電機連續動轉，它的轉速與脈沖頻率成正比。改變通電順序，即改變定子磁場旋轉方向，就可以控制電機正轉或是反轉。

 

　　4、絲桿步進電機具有自鎖能力。當控制脈沖停止輸入，而讓最后一個脈沖控制的繞組繼續通直流電時，則電機可以保持在固定的位置上，即停在最后一個脈沖控制的角位移的終點位置上，這樣，步進電機可以實現停車時轉子定位。