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*ROX驅(qū)動器KZ 160

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江蘇邱成機(jī)電有限公司
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公司

驅(qū)動器簡介

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步進(jìn)電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能，不但取決于步進(jìn)電動機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的優(yōu)劣。對步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的研究幾乎是與步進(jìn)電動機(jī)的研究同步進(jìn)行的。

分類

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步進(jìn)電機(jī)按結(jié)構(gòu)分類：步進(jìn)電動機(jī)也叫脈沖電機(jī)，包括反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電動機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電動機(jī)（HB）等。

（1）反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)：也叫感應(yīng)式、磁滯式或磁阻式步進(jìn)電動機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子均由軟磁材料制成，定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊均勻分布小齒和槽，通電后利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為三、四、五、六相；可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出（消耗功率較大，電流高可達(dá)20A，驅(qū)動電壓較高）；步距角小（小可做到10’）；斷電時無定位轉(zhuǎn)矩；電機(jī)內(nèi)阻尼較小，單步運(yùn)行（指脈沖頻率很低時）震蕩時間較長；啟動和運(yùn)行頻率較高。

（2）永磁式步進(jìn)電動機(jī)：通常電機(jī)轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，軟磁材料制成的定子上有多相勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊沒有小齒和槽，通電后利用永磁體與定子電流磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為兩相或四相；輸出轉(zhuǎn)矩小（消耗功率較小，電流一般小于2A，驅(qū)動電壓12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩；啟動和運(yùn)行頻率較低。

（3）混合式步進(jìn)電動機(jī)：也叫永磁反應(yīng)式、永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。其定子和四相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)沒有區(qū)別（但同一相的兩個磁極相對，且兩個磁極上繞組產(chǎn)生的N、S極性必須相同），轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（轉(zhuǎn)子內(nèi)部為圓柱形永磁鐵，兩端外套軟磁材料，周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負(fù)脈沖信號；輸出轉(zhuǎn)矩較永磁式大（消耗功率相對較?。?；步距角較永磁式小（一般為1.8度）；斷電時無定位轉(zhuǎn)矩；啟動和運(yùn)行頻率較高；發(fā)展較快的一種步進(jìn)電動機(jī)。 [1] 

　　

系統(tǒng)控制

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步進(jìn)電動機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專

K.215B

DHZO-TE-071-L5

AKM53G-ACCNR-00

T2BBB920

3029409.TURCK;186E

Wiper arm load gauge 00403-M;

Ursprungs-zeugnis

EL2904

Nr:5010013

0305511 MPG-PLUS 32

T-FB-4.0

8000-88000 -0000000

Silver/T/8076-A-4(ST1.8076.A40000AH6301)

DME 512

GHG 512 7406 R 0001

BK9105

SSQD-6-316 - QD, 3/8" NPS(M)

用的驅(qū)動電源（步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器）?？刂破鳎}沖信號發(fā)生器）可以通過控制脈沖的個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

基本原理

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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的原理，采用單極性直流電源供電。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。圖1是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。

四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。 當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。

四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。

驅(qū)動方式

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步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專

2061.44.008.030.10

9990000059

MF2-8,4-5,0-TMU-M6-1B

HDM11S/2K05 150/AA01 L300,Nr.200061121161

03099-0508121

7000-12101-6341000

NM4-N-28:1-T40X7-LH-300-AP-FB-0-0-0

DHI-0750/2 24DC

821201109

14010001.STEUTE ES 14 WR

120105 SWB 250

BI25-G47-VP4X-B2141

BR 35 Gr.3 35.06.3.12.2.00

MV60-003

TYP547.24.2.1

BG50-11/DHE13LA6,Artikel-Nr.: 188B740700

DKE-1711 24V

用的驅(qū)動器，如圖所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。圖中點劃線所包圍的二個單元可以用微機(jī)控制來實現(xiàn)。驅(qū)動單元必須與驅(qū)動器直接耦合（防電磁干擾），也可理解成微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。

1.單電壓功率驅(qū)動

實用單電壓功率驅(qū)動接口及單步響應(yīng)曲線

電路如圖所示。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs，使電機(jī)回路 雙電壓功率驅(qū)動接口

時間常數(shù)減小，高頻時電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象，但它引起附加的損耗。一般情況下，簡單單電壓驅(qū)動線路中，Rs是*的。Rs步進(jìn)電機(jī)單步響應(yīng)的改善如圖3(b)。

2.雙電壓功率驅(qū)動

雙電壓驅(qū)動的功率接口如圖4所示。雙電壓驅(qū)動的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅(qū)動，而在高速（高頻段）時用較高的電壓UH驅(qū)動。這種功率接口需要兩個控制信號，Uh為高壓有效控制信號，U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動控制信號。圖中，功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)Uh低電平，TH關(guān)斷，DL正偏置，低電壓UL對繞組供電。反之Uh高電平，TH導(dǎo)通，DL反偏，高電壓UH對繞組供電。這種電路可使電機(jī)在高頻段也有較大出力，而靜止鎖定時功耗減小。

3.高低壓功率驅(qū)動

高低壓功率驅(qū)動接口如圖所示。高低壓驅(qū)動的設(shè)計思想是，不論電機(jī) 高低壓功率驅(qū)動接口

工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電

682434-25

CAD15.1,6,173-002-02

AZ/AZM 200-B1-LTP0

LEM-AB-116T-21-NNNN R911325865

SZ846006

901224232 DA6VP2A5X/100FSM

DIN 988 PS ST 14x20x1

2017050,Typ 501001 Filtereinsatz

5714A

SACC-M12FSB-5CON-PG9 SH AU - 1507777

TSX 35 E G1 X 1400

AKP87E-1 1/4"-DAD63N-GROB PN100

226323;130/6,rot :3031.1306B

92713

流。這一作用同樣改善了驅(qū)動器的高頻性能，而且不必再串聯(lián)電阻Rs，消除了附加損耗。高低壓驅(qū)動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應(yīng)保持同步，且前沿在同一時刻跳變，如圖所示。圖中，高壓管VTH的導(dǎo)通時間tl不能太大，也不能太小，太大時，電機(jī)電流過載；太小時，動態(tài)性能改善不明顯。一般可取1~3ms。（當(dāng)這個數(shù)值與電機(jī)的電氣時間常數(shù)相當(dāng)時比較合適）。

4.斬波恒流功率驅(qū)動

恒流驅(qū)動的設(shè)計思想是，設(shè)法使導(dǎo)通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時均保持固定數(shù)值。使電機(jī)具有 圖6 斬波恒流功率驅(qū)動接口

恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。這是使用較多、效果較好的一種功率接口。圖6是斬波恒流功率接口原理圖。圖中R是一個用于電流采樣的小阻值

IBV101 TTL*10 ID:536398-01

WUVPZ-1NCO-10-1 24DC

PMK25-2

SIL-ASDB09SB-8(Anschlu?kabel seriell 2xDSUB9, LIYCY 0,14 Stecker/Buchse 1:1, 8m)

774738 PNOZ X4 230VAC 3n/o 1n/c

FRIEDRICHS FILTERSYSTEME GMBH

CPS 10.2 ?10 ?10

GUR005

3009192

GCMMW.E04

60700019

CATVision-AR-CON-RM

KH1061T 10610630012

GP408XSC-C

電阻，稱為采樣電阻。當(dāng)電流不大時，VT1和VT2同時受控于走步脈沖，當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被封鎖，電源U被切除。由于電機(jī)繞組具有較大電感，此時靠二極管VD續(xù)流，維持繞組電流，電機(jī)靠消耗電感中的磁場能量產(chǎn)生出力。此時電流將按指數(shù)曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。當(dāng)電流小于恒流給定的數(shù)值，VT2導(dǎo)通，電源再次接通。如此反復(fù)，電機(jī)繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上，形成小小的鋸齒波，如圖所示。