步进电动机有多少种类(一)
林建平
发布于2022-10-12 19:32
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标签：伺服
步进电动机种类繁多，按运动方式分为:旋转、直线和平面步进电动机三大类：按电动机输出转矩分为：快速和功率步进电动机;按转矩产生的工作方式分为：反应式、永磁式和混合式三类;按励磁组数又可分为：两相、三相、四相、五相和八相等;按电流极性分为：单极性和双极性。图1-1给出了步进电动机的主要分类方式， 其中最常用的分类方式是按电动机转矩产生工作方式，混合步进电动机是应用最为广泛的步进电动机。
图1-1 步进电动机分类
按运动方式分类
不同类型的步进电动机有其各自独特的运行方式，以实现各种复杂的运动形式。在旋转、直线、平面这三种方式中，直线运动方式目前最为流行，很多步进电动机产品是直线步进电动机。
1.旋转式步进电动机
旋转式步进电动机在电子专用设备和数控机床中应用广泛。它以自身的旋转做运动，通过传动零件使执行机构做旋转运动或直线移动。在数控设备中作为传动动力时，扭矩较小是步进电动机其比较突出的弱点之一。
2.直线步进电动机
直线步进电动机近些年发展很快，在电子工业、绘图机、激光加工以及自动化等设备中应用十分广泛。如图 1-2所示，直线步进电动机能将旋转运动转变成直线运动，将电脉冲信号转换成微步直线运动。尤其是在需要精密直线运动的地方，采用直线步进电动机尤为节省成本且方便。直线步进电动机为一种直线增量运动的电磁执行元件，即使在开环条件下，无需直线位移传感器，也能够做到精确定位控制。直线步进电动机结构简单，定位精度高，可靠性好，是一种比较理想且易开发和推广的高精度直线运动驱动装置。
图1-2直线步进电动机结构图
最初的直线步进电动机采用了一个滚珠螺母和丝杆的结合体，滚珠丝杆可使机械效率达到90%以上，尽管滚珠丝杆对于旋转运动转化成线性运动是一个高效的装置，但滚珠螺母很难校准，体积大而且费用较高。混合步进电动机目前采用的是梯形螺纹，尽管提供的效率为20%~70%，但它具有设计简单、紧凑、实用性和可靠性强等优点。
直线步进电动机的优点如下：
① 直接产生直线运动，不需要其他装置来转化。
②在开环情况下产生精确定位，控制系统简单且易于实现。
③工作时累积误差较小。
④ 系统结构简单耐用。
⑤ 运行可靠，传递效率高，制造成本低，易于维护。
直线步进电动机的缺点如下：
①采用普通控制器，效率低，步矩固定。
②输出功率有限，带负载能力十分有限。
③ 响应有大的超调，从而造成电动机振荡。
④在开环情况下，滚珠轴承摩擦负载增加了定位误差。
3.平面步进电动机
平面步进电动机目前主要应用在半导体生产线和医疗仪器上等，特别适合于对定位和运动平稳性要求高的场合，工作效率高且所需工作空间很小。平面电动机通过气垫使动子支承起来，消除了机械摩擦，保证了很高的定位精度。传动机构为滑轨或气垫，不同于传统的滚珠丝杆等传动机构。它不仅能像普通直线步进电动机那样做直线运动，并且在高速度和高加速度时仍能保证精确的定位。它的优点主要有以下几点：
①机构简单，只有少量精密件，加工月成本低。
②运动部件质量小，速度与加速度较高高。
③用气垫保持运动部件与固定部件之门间的气隙，没有机械磨损，精度始终不变。
