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發(fā)布時(shí)間:2019-10-06 閱讀量:
在步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)線性變換的方法能夠極大地簡化設(shè)計(jì),使之在許多實(shí)際應(yīng)用中,能夠直接在不使用外部機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的條件下用直線式步進(jìn)電機(jī)完成精確的直線移動(dòng)。在這里,要特別介紹兩種:
?。?)剛開始的直線式步進(jìn)電機(jī)是采用滾珠螺母配合著絲桿來完成的。電機(jī)的轉(zhuǎn)子在磁場的作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng),與轉(zhuǎn)子一體的滾珠螺母也隨著開始轉(zhuǎn)動(dòng),絲桿很自然地被帶動(dòng)產(chǎn)生需要的直線運(yùn)動(dòng)。但是滾珠螺母對(duì)校驗(yàn)的要求高,絲桿通常其螺距比較大,這導(dǎo)致造的缺點(diǎn)主要有:制造困難、費(fèi)用過于昂貴、機(jī)械分辨率低、生產(chǎn)周期長。所以這種方法在諸多領(lǐng)域之中,往往不是一個(gè)實(shí)用的方法。
?。?)在螺紋式直線步進(jìn)機(jī)中,其螺紋之間的距離決定了電機(jī)的精密程度。在直線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中心安置螺母時(shí),要求螺桿和螺母必須完全吻合,這樣才能使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí),使螺桿實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)中的驅(qū)動(dòng)螺母必須要選螺母中的最好品種,并且要是自潤滑的、熱屬性的材料;只有選擇適當(dāng)?shù)暮貌牧?,才能在螺紋的穩(wěn)定性和壽命上取得很好的效果。
有一個(gè)理想的方法是將模壓型塑料螺紋結(jié)構(gòu)注入到金屬轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)部,這樣能夠提高電機(jī)的運(yùn)行效率、延長其壽命,還能夠極大程度地限制運(yùn)行時(shí)的噪聲。這種構(gòu)造的直線步進(jìn)電機(jī)雖然它的壽命長、效率高、穩(wěn)定性好,但仍然是旋轉(zhuǎn)的電機(jī)搭配上相關(guān)機(jī)械變換裝置來得到所需的直線運(yùn)動(dòng)。
作為一種機(jī)電系統(tǒng),直線步進(jìn)電機(jī)的直接傳動(dòng)就是進(jìn)一步把相關(guān)機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行簡單化,在電氣控制技術(shù)方面做到進(jìn)一步的完善,使之能夠跟上現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)發(fā)展的步伐。相比較于傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu),直線步進(jìn)電機(jī)并不是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與機(jī)械變換裝置相結(jié)合來獲得直線運(yùn)動(dòng)的,而是可以進(jìn)行直接有效的直線傳動(dòng)。這種設(shè)備只要很小的電脈沖信號(hào)就可以形成比較大的推力,能夠產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng);這樣能夠消除由傳統(tǒng)機(jī)械元件而引起的諸多誤差與缺陷。
根據(jù)電磁場產(chǎn)生推力的原理,直線步進(jìn)電機(jī)可以大致分類為兩種:變磁阻式和混合式。前者具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)則是磁力數(shù)值小、不對(duì)稱、力矩波動(dòng)較大。后者混合式直線步進(jìn)電機(jī)是在前者基礎(chǔ)上加入了永磁體,因而即使是在斷電的情況下,永磁體還能夠產(chǎn)生一定的力矩,可以繼續(xù)直線運(yùn)行一段距離。由于永磁體的存在,因而在單位體積上能夠形成比磁阻式更大的推力,能夠較為輕易完成微步控制,并且其控制距離對(duì)于參數(shù)的依賴性弱,一致性較好。為了提高直線運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、減小推力帶來的波動(dòng),在混合步進(jìn)電機(jī)中通常使用細(xì)分技術(shù)。
直線步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要是由動(dòng)子、定子以及線圈組成。動(dòng)子主要組成是永久磁鐵和電磁鐵;定子則是由等距離的齒槽疊片貼心構(gòu)成的。通常用細(xì)分技術(shù)來控制這種電機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和精密定位。