步进电机详细讲解.

式中 Jz1 —— 齿轮1的转动惯量 kg . m2
例题
1. 已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为0.75°，滚珠丝 杠基本导程为4mm，求减速器的传动比 .
解：脉冲当量
δ=
丝杠导程
步距角θ 360o
传动比i
i=
δ
360o =
0.005 360 = 0.6 4 0.75 =
3 5
导程 θ
所以，减速器传动比为 3:5。
开环伺服系统

一、组成
伺服驱动单元、执行元件、传动机构
工作台
CNC
驱动放大
步进电机
步进电动机
二、步进电机
将电脉冲转变成机械角位移的装置
电脉冲机械角位移
大小 输入脉冲个数 速度 输入脉冲频率 方向：绕组通电顺序
3.工作原理
一般 α=
360 mzk
m——绕组相数； Z——转子齿数，单拍k=1,双拍k=2。
④ 电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工 和快移要求。
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2)步进电机选择步骤 ④ 计算步进电机运行频率 步进电机运行频率 f ( Hz) f= V / (60) 式中 , V ——工作台进给速度 mm/min
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2)步进电机选择步骤 ① 初定步进电机步距角，计算减速比，确定齿轮副 初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 θ: 步进电机步距角, (o)/脉冲 t : 滚珠丝杆导程，mm δ: 脉冲当量，mm/脉冲
M wt 1 1 J z1 2 J z 2 2 J s i i 4 2i 2 M wt 2 1 Jz1 [ Jz 2 Js ] 2 i2 4
Jz2 —— 齿轮2的转动惯量 kg . m2 Js —— 丝杆2的转动惯量 kg . m2 Mw —— 工作台的质量 kg
360
三拍通电激磁，步距角α=
3
. 40 .
1
= 3o
六拍通电激磁，步距角α =
360 = 1.5o 3 . 40 . 2
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3.工作原理
定子绕组通断电顺序
定子绕组通断电转换频率
→ 转子转向
→ 转子转速
定子绕组通断电次数

→ 转子转角
通断电方式
三相单三拍
三相双三拍 三相六拍
A →B →C →A
（K=1）
（K=1）
AB →BC →CA →AB
A →AB →B →BC →C →CA →A （K=2）
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4.步进电机的选择
1)步进电机选择原则：
① 步矩角与机械系统相匹配，以得到系统所需的
= t/360 i
② 保证电机输出转矩，大于负载所需转矩
③ 能与机械系统的负载惯量相匹配 为使电机具有良好的起动性能及较快的响应速度 推荐 Jleq/Jm<=4 式中 Jleq为系统等效负载转动惯量 Jm 为电机转动惯量
Vj —— 第j个移动部件的移动速度 m/min Mj —— 第j个移动部件的质Hale Waihona Puke Baidu kg
2)步进电机选择步骤 ② 计算惯量 i. 图示的一级齿轮减速系统
nz1 nz2
V=nz2 . t
nm nz2
式中 V——工作台移动速度
t——丝杆导程 m
m/min
2)步进电机选择步骤 ② 计算惯量
J leq
Vw 2 nz 2 2 nz 2 2 J z1 J z 2 ( ) J s ( ) M w ( ) nm nm 2 nm 2
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2)步进电机选择步骤 ② 计算惯量 设传动系统如右图所示： 伺服系统总惯量JG为
JG=Jm+Jleq
式中：Jm ——步进电机转子转动惯量 Jleq —— 换算到电机轴上的等效负载转动惯量
n ni 2 Vj 2 Jleq=∑Ji( n ) + ∑Mj( ) kg m 2 m j-1 2 πnm i-1 m
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2、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减 速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为 Z1=27，步进电动机转子转子齿数Zr=48，并设定步进电动 机每走一步，工作台移动5μm。当丝杠导程t=4mm，时， 试求齿轮2的齿数Z2。
3．某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径 d1=64mm，d2=80mm，齿轮宽度B=20mm，丝杠直径 d3=40mm，长度l=1500mm，工作台质量m=150kg。在某一 时刻，齿轮转速n1=500r/min，n2=400r/min，工作台移动速 度v=2m/min，试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。
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2)步进电机选择步骤 ② 计算惯量
n ni 2 Vj 2 Jleq=∑Ji( n ) + ∑Mj( ) kg m 2 m j-1 2 πnm i-1 m
nm —— 步进电机速度 r/min ni —— 第i个转动部件的转速r/min
Ji —— 第i个转动部件的转动惯量 kg . m2