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直线步进电机可以直线运动或直线来去运动。回旋电设法作为动力源,要改变成直线运动,需要借助齿轮、凸机轮构及皮带或钢丝。本文主要详解直线步进电机的工作原理、优势及应用。

直线步进电机简介

直线步进电机,或称线性步进电机,是由磁性转子铁芯经过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动,直线步进电机在电机内部把回旋运动转化为线性运动。

 

直线步进电机与回旋型比较,能直接直线运动,可使机器小型化;对负载惯量敏感;如行程长,气隙会比回旋型的大,从而会产生效果和速率降落等问题,使历时要特别注意便用用处和使用环境等方面的问题。

直线步进电机基来源根底理

选用一根螺杆和螺母相啮合,采纳某种方法防止螺杆螺母相对转动,从而使螺杆轴向移动。普遍而言,当前有两种实现这种转化的方法,第一种是在电机内置一个带内罗纹的转子,以转子的内罗纹和螺杆相啮合而实现线性运动,第二种是以螺杆作为电机出轴,在电机外部经过一个外部驱动螺母和螺杆相啮合从而实现直线运动。这样做的结果是极大简化了设计,让在很多应用领域中可以在不安装外部机器联动装置的状况下直接使用直线步进电机进行精密的线性运动。

直线步进电机工作原理(索耶为例)

直线步进电机有三相VR型,此处介绍永久磁铁转子的运行原理:索耶(Sawyer)原理。下图暗示利用索耶原理的直线步进电机工作原理。

直线步进电机工作原理

 

如按①、②、③、④的次序切换电流,利用线圈电流给两个磁极激磁,产生相反的极性,与永久磁铁产生的磁通进行叠加,一个磁极的磁通相加,另外一个就相减,当绕组产生的磁通与永久磁铁的同样时,相减磁极的磁通为零,此时永久磁铁的磁通经过同方向的激磁磁极,经过定子磁轭、动子的两个磁极,返回到永久磁铁的另外一磁极,①、②、③、④次序切换激磁电流,转子每次向右移动1/4定子齿距。此为索耶直线步进电机的工作原理。

直线步进电机的优势(对比传统步进电机)

(1)高速响应性

普遍来讲机器传动件比

电气

元器件

的动態响合时间要大几个数量级。因为系统中取消了一些响合时间常数较大的如丝杠等机器传动件,使全部闭环控制系统动態响应特性和功能极大提升,使反应异样活络快捷。

(2)高精准度性

因为取消了丝杠等机器传设法构,因此降低了插补时因传动系统滞后带来的跟踪偏差。经过直线位置检测反馈控制,可极大提升机床的定位精准度。

(3)传动刚度高、推力平稳

“直接驱动”提升了其传动刚度。同时直线电机的结构,可按照机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力状况来安排。普遍设计成均布对称,使其运动推力平稳。

(4)速度快、加减速过程短

直线电机最先主要用在磁浮列车(时速可达500km/h),现在用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最猛进给速度(要求达60~100m/min或更加高)当然是没问题的。也因为“零传动”的高速响应性,使其加减速过程极大缩短,从而实现起动时刹那达到高速,高速运行时又能刹那准停。加快度普遍可达到2~10g(g=9.8m/s2)。

(5)行程长度不受约束

在导轨上经过串连直线步进电机的定件,便可无穷延长动件的行程长度。

(6)运行时噪音低


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