步進(jìn)電動機分為反應(yīng)式和混合式兩大類; 反應(yīng)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子是由一般鐵磁性材料制作的,而混合式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子帶有永久磁鋼。反應(yīng)式步進(jìn)電動機又稱磁阻式步進(jìn)電動機,根據(jù)不同的分相結(jié)構(gòu)形式,又分為單段反應(yīng)式步進(jìn)電動機和多段反應(yīng)式步進(jìn)電動機。單段反應(yīng)式步進(jìn)電動機是按徑向分相的,而多段反應(yīng)式步進(jìn)電動機是按軸向分相的,以單段反應(yīng)式步進(jìn)電動機的使用最為廣泛。 與反應(yīng)式步進(jìn)電動機相比,混合式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)矩體積比大,而且混合式步進(jìn)電動機的步距角容易做得比較小,因此在工作空間受到限制、同時又需要小步距角和大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場合,常常選用混合式步進(jìn)電動機。此外,混合式步進(jìn)電動機在繞組未通電時,轉(zhuǎn)子永久磁鋼能產(chǎn)生自動定位轉(zhuǎn)矩,雖然這一轉(zhuǎn)矩比繞組通電時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小得多,但它能使斷電時轉(zhuǎn)子保持在原來的位置,這是一種非常有用的特性。對于反應(yīng)式步進(jìn)電動機而言,由于其轉(zhuǎn)子上沒有永久磁鋼,所以轉(zhuǎn)子的機械慣量比混合式步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)子慣量低,可以更快地加、減速。
步進(jìn)電動機是一種把電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電動機。用專用的驅(qū)動電源向步進(jìn)電動機供給一系列的且有一定規(guī)律的電脈沖信號,每輸入一個電脈沖,步進(jìn)電機就前進(jìn)一步,其角位移與脈沖數(shù)成正比,電機轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,而且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方式有關(guān)。 按通電順序不同,其運行方式有三相單三拍、三相雙三拍和三相單雙六拍三種。
控制步進(jìn)電機一步步轉(zhuǎn)動,控制它的旋轉(zhuǎn)方向和快慢,都是由繞組的脈沖電流決定的,即由指令脈沖決定的。 指令脈沖數(shù)決定它的轉(zhuǎn)動步數(shù),即角位移的大小; 指令脈沖的頻率決定它的旋轉(zhuǎn)速度,只要改變指令脈沖頻率,就可以使步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)速度在很寬范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié); 改變繞組的通電順序,可以改變它的旋轉(zhuǎn)方向。 可見,對步進(jìn)電機的控制十分方便。步進(jìn)電機的缺點是效率低、帶慣量負(fù)載能力差,尤其是在高速時容易失步。
為了發(fā)揮步進(jìn)電機的性能,驅(qū)動電源須滿足以下要求:
(1)通電方式、電壓、電流要適應(yīng)步進(jìn)電機的需要。控制繞組的電流波形要有足夠的幅值和較陡的前后沿。
(2)工作可靠,抗干擾能力強。
(3)適應(yīng)步進(jìn)電機的起動頻率和連續(xù)運行頻率的要求。
(4)效率高,安裝、調(diào)試和維修方便
驅(qū)動電源通常由環(huán)形分配器和功率放大器組成。在有些CNC系統(tǒng)中,環(huán)形分配器功能由軟件產(chǎn)生,在這種情況下,它就不包括在驅(qū)動電源內(nèi)。加到環(huán)形分配器輸入端的指令脈沖是CNC插補器輸出的分配脈沖,通常還要經(jīng)過加減速控制,使脈沖頻率平滑上升與下降,以適應(yīng)步進(jìn)電機的驅(qū)動特性, 由于來自環(huán)形分配器的脈沖電流只有幾毫安,而步進(jìn)電動機的定子繞組需要幾安培至十幾安培,功率放大器的功能是將來自環(huán)形分配器的脈沖電流放大到足以驅(qū)動步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)。功率放大器的作用是將環(huán)形分配器輸出的通電狀態(tài)經(jīng)過幾級功率放大,控制步進(jìn)電機各相繞組電流按一定順序切換。根據(jù)其功率的不同,繞組電流從幾安培至十幾安培不等,每相繞組分別有一組功率放大器控制。