直线步进电机具有高速响应性,高精度性,传动刚度高,速度快及行程长度不受限制等优势,它的原理采用防止螺杆螺母相对转动,使螺杆作轴向运动,下面具体介绍一下“直线步进电机的优势及原理”。
一、直线步进电机的优势
1、高速响应性
一般来讲机械传动件比电气元器件的动态响应时间要大几个数量级。由于系统中取消了一些响应时间常数较大的如丝杠等机械传动件,使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,使反应异常灵敏快捷。
2、高精度性
由于取消了丝杠等机械传动机构,因而减少了插补时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,可大大提高机床的定位精度。
3、传动刚度高、推力平稳
“直接驱动”提高了其传动刚度。同时直线电机的布局,可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置。通常设计成均布对称,使其运动推力平稳。
4、速度快、加减速过程短
直线电机最早主要用于磁浮列车(时速可达500km/h),现在用于机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进给速度(要求达60~100m/min或更高)当然是没问题的。也由于“零传动”的高速响应性,使其加减速过程大大缩短,从而实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。加速度一般可达到2~10g(g=9.8m/s2)。
5、行程长度不受限制
在导轨上通过串联直线步进电机的定件,就可无限延长动件的行程长度。
6、运行时噪声低
由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,而其导轨副又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),使运动噪声大大下降。
7、效率高
由于无中间传动环节,也就取消了其机械摩擦时的能量损耗。
二、直线步进电机的原理
1、将螺杆与螺母啮合,一般是采用某种防止螺杆螺母相对转动,使螺杆作轴向运动。通常情况下,实现这种转换的方法有两种,一种是电机转子内螺纹与转子内螺纹及螺杆的直线运动,第二种是电机外轴的直线运动,由外部驱动螺母与螺丝网实现。
2、利用步进电机电气控制设备,在不安装外机联动装置的情况下,利用线性步进电机精确直线运动无电流通过线圈,简化了设计,使其能够旋转输出转矩。这包括电源、逻辑程序器、开关元件和确定步进速率的变频脉冲源。
3、由电动机按一定的步速产生的转矩。动态扭矩可以用拉入扭矩或拉出扭矩来表示。当绕组处于稳定直流电流时,电机施加在输出轴上的转矩,以及物体的加速度或减速度的惯性测量值。此处所指的是电动机的惯量,即转动负载或电动机转子。
4、电动机的设计是为了使温度升高。电机温升是电机通电时电能损耗和温升的固有特性。电能损耗主要包括电阻发热(铜损耗)、铁损耗和摩擦损耗。电机温度为总损失加热温度与环境温度之和。脉冲速率等于电机的步进速率。
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