步進(jìn)電動(dòng)機分為反應式和混合式兩大類(lèi); 反應式步進(jìn)電動(dòng)機的轉子是由一般鐵磁性材料制作的,而混合式步進(jìn)電動(dòng)機的轉子帶有永久磁鋼。反應式步進(jìn)電動(dòng)機又稱(chēng)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機,根據不同的分相結構形式,又分為單段反應式步進(jìn)電動(dòng)機和多段反應式步進(jìn)電動(dòng)機。單段反應式步進(jìn)電動(dòng)機是按徑向分相的,而多段反應式步進(jìn)電動(dòng)機是按軸向分相的,以單段反應式步進(jìn)電動(dòng)機的使用最為廣泛。 與反應式步進(jìn)電動(dòng)機相比,混合式步進(jìn)電動(dòng)機的轉矩體積比大,而且混合式步進(jìn)電動(dòng)機的步距角容易做得比較小,因此在工作空間受到限制、同時(shí)又需要小步距角和大轉矩的應用場(chǎng)合,常常選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機。此外,混合式步進(jìn)電動(dòng)機在繞組未通電時(shí),轉子永久磁鋼能產(chǎn)生自動(dòng)定位轉矩,雖然這一轉矩比繞組通電時(shí)產(chǎn)生的轉矩小得多,但它能使斷電時(shí)轉子保持在原來(lái)的位置,這是一種非常有用的特性。對于反應式步進(jìn)電動(dòng)機而言,由于其轉子上沒(méi)有永久磁鋼,所以轉子的機械慣量比混合式步進(jìn)電動(dòng)機轉子慣量低,可以更快地加、減速。
步進(jìn)電動(dòng)機是一種把電脈沖轉換成角位移的電動(dòng)機。用專(zhuān)用的驅動(dòng)電源向步進(jìn)電動(dòng)機供給一系列的且有一定規律的電脈沖信號,每輸入一個(gè)電脈沖,
步進(jìn)電機就前進(jìn)一步,其角位移與脈沖數成正比,電機轉速與脈沖頻率成正比,而且轉速和轉向與各相繞組的通電方式有關(guān)。 按通電順序不同,其運行方式有三相單三拍、三相雙三拍和三相單雙六拍三種。
控制步進(jìn)電機一步步轉動(dòng),控制它的旋轉方向和快慢,都是由繞組的脈沖電流決定的,即由指令脈沖決定的。 指令脈沖數決定它的轉動(dòng)步數,即角位移的大小; 指令脈沖的頻率決定它的旋轉速度,只要改變指令脈沖頻率,就可以使步進(jìn)電機的旋轉速度在很寬范圍內連續調節; 改變繞組的通電順序,可以改變它的旋轉方向。 可見(jiàn),對步進(jìn)電機的控制十分方便。步進(jìn)電機的缺點(diǎn)是效率低、帶慣量負載能力差,尤其是在高速時(shí)容易失步。
為了發(fā)揮步進(jìn)電機的性能,驅動(dòng)電源須滿(mǎn)足以下要求:
(1)通電方式、電壓、電流要適應步進(jìn)電機的需要。控制繞組的電流波形要有足夠的幅值和較陡的前后沿。
(2)工作可靠,抗干擾能力強。
(3)適應步進(jìn)電機的起動(dòng)頻率和連續運行頻率的要求。
(4)效率高,安裝、調試和維修方便
驅動(dòng)電源通常由環(huán)形分配器和功率放大器組成。在有些CNC系統中,環(huán)形分配器功能由軟件產(chǎn)生,在這種情況下,它就不包括在驅動(dòng)電源內。加到環(huán)形分配器輸入端的指令脈沖是CNC插補器輸出的分配脈沖,通常還要經(jīng)過(guò)加減速控制,使脈沖頻率平滑上升與下降,以適應步進(jìn)電機的驅動(dòng)特性, 由于來(lái)自環(huán)形分配器的脈沖電流只有幾毫安,而步進(jìn)電動(dòng)機的定子繞組需要幾安培至十幾安培,功率放大器的功能是將來(lái)自環(huán)形分配器的脈沖電流放大到足以驅動(dòng)步進(jìn)電機旋轉。功率放大器的作用是將環(huán)形分配器輸出的通電狀態(tài)經(jīng)過(guò)幾級功率放大,控制步進(jìn)電機各相繞組電流按一定順序切換。根據其功率的不同,繞組電流從幾安培至十幾安培不等,每相繞組分別有一組功率放大器控制。