步進電機研究的論文

時間：2021-06-11 13:58:01 論文我要投稿

步進電機研究的論文

　　步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。

步進電機研究的論文

　　選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。

　　選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的`脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。

　　選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。

　　選擇步進電機需要進行以下計算：

　　（1）計算齒輪的減速比

　　根據所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:

　　i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1)式中φ---步進電機的步距角（/脈沖）

　　S---絲桿螺距（mm)

　　Δ---(mm/脈沖）

　　（2）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。

　　Jt=J1+（1/i)[(J2+Js）+W/g（S/2π)]（1-2）

　　式中Jt---折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s)

　　J1、J2---齒輪慣量(Kg.cm.s)

　　Js----絲桿慣量(Kg.cm.s)W---工作臺重量（N）

　　S---絲桿螺距（cm）（3）計算電機輸出的總力矩M

　　M=Ma+Mf+Mt（1-3）

　　Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10（1-4）

　　式中Ma---電機啟動加速力矩（N.m)

　　Jm、Jt---電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s)

　　n---電機所需達到的轉速（r/min）

　　T---電機升速時間（s）

　　Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10（1-5）

　　Mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m)

　　u---摩擦系數

　　η---傳遞效率

　　Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10（1-6）

　　Mt---切削力折算至電機力矩（N.m)

　　Pt---最大切削力（N）

　　（4）負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系，其估算公式為

　　fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)]1/2（1-7）

　　式中fq---帶載起動頻率（Hz）

　　fq0---空載起動頻率

　　Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m)

　　若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.

　　（5）運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有足夠的余量。

　　（6）負載力矩和最大靜力矩Mmax。負載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計算，電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來說，Mf與Mt之和應小于（0.2～0.4)Mmax.

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