【硬件解析之运动装置】 3D打印步进电机详解 

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    步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
3d打印步进电机.jpg

步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)
永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;
反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;
混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

问题一:什么叫做42步进电机,其中数字“42”是什么意思?  命名有没有国际标准?
42是电机的基座型号,边长42mm。电机靠近出轴的那个四方的座子的尺寸。

问题二:经常看到2相5相, 还有复杂的2相6lead  8lead, 这里的lead是什么意思?
    lead 是指 实际的输出线有多少根!可以通过外部接线实现电机绕组的并联和串联。通过相应的程序还能实现更多的功能。


问题三:什么是相数?
     所谓“相数”,就是线圈组数。 目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。N 相步进电机有 N 个绕组,这 N 个绕组要均匀地镶嵌在定子上,因此定子的磁极数必定是 N 的整数倍,因此,转子转一圈的步数应该是 N 的整数倍;也就是说:3 相步进电机转一圈的步数是 3 的整数倍,4 相步进电机转一圈的步数是 4 的整数倍,5相步进电机转一圈的步数是 5 的整数倍;如果步进电机的基本步距角为 θ ,转一圈的步数是 M ,步进电机的相数是 N 则有下述关系:       θ=360/M由于上述机械对称原理,M 必然是相数 N 的整数倍。跟据以上分析可以看出,基本步距角是不能取任意值的。


步进电机外部的接线和相数没有必然的联系。是根据实际运用的需要来决定的。比如说8根引出线的二/四相电机,可以根据使用要求并接成4根线的二相电机,也可以并接成5根线或6根线的四相电机。有六个引出线既可能是3相电机,也可能是2/4相电机,还可能是5相电机. 万用表放到X1挡量一下, 1.能分成三个独立的绕组的是3相电机; 2.如果三个头相通,而同另外三个头不通,则是2/4相步进电机; 3.如果是5相步进电机,则5根线对应5相,另一根是公共端.
1、二相电机:引出线可以是4根或8根。
2、四相电机:引出线可以是5根、6根或8根。
3、三相电机:引出线可以是3根或6根。
4、五相电机:引出线可以是5根、6根或10根。

问题四:步进电机的工作原理

    步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的
频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。


更多资料请参考
步进电机的相关名词:

步进电机的基本原理:http://wenku.baidu.com/view/e3e4dce9e009581b6bd9eba2.html
如何挑选合适的步进电机和驱动器:http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=493105

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