步进电机简介:结构、类型和操作

在这个视频中,我们展示步进电机的工作原理和设计。

We’ve embedded content from YouTube here. As YouTube may collect personal data and transfer it to third parties, we’ll only load the video after you consent.

Please refer to our Privacy Statement for details.

youtube

步进电机的工作原理与电动机械一样,它将电能转换成机械能并通过轴释放。借助高度逼真的三维动画,我们描述了步进电机的设计特点,例如偏移的齿形转子。它可以实现非常高的转矩、保持恒定的转速或非常准确地接近某个位置而无需额外的反馈。

<p/>

本动画解释了组成步进电机的组件。首先,我们看到的是转子的永久磁铁磁芯。与此连接的是用于安装轴和球轴承的软磁齿形电机片。

接下来显示的是定子,它也是由相互绝缘的软磁板组成。位于其中的是线圈体,它由塑料制成并用铜线缠绕。这些绕组连接到电机的连接电缆。

在最后的步骤中,组装转子和定子并将其固定到前轴承壳和后轴承壳上。波纹垫圈为转子提供轴向弹簧悬架,也用于补偿公差。

稍后将再次详细讨论各个组件。

端盖

标准电机上使用的压铸铝端盖在步进电机中发挥重要的作用:一方面,它们可以使电机轴与电机外壳精确对齐,以实现最精确的总体径向跳动运行。另一方面,它们用于将转子与定子对齐,使得两个部件之间的气隙仅为 0.05 mm。

转子

永久磁铁坐落在转子的磁芯,因此形成定子中电磁铁的磁性反极。附加轮齿与转子和定子之间的小气隙相结合,使得可以实现高度的定位准确性以及高转矩。齿形结构由软金属板构成,这些金属板冲孔后形成转子体。

塑料盖(线轴)

位于定子中的是具有 8 个极靴的塑料体,电磁铁的线圈缠绕其上。这里使用的是耐高温的高性能塑料,使电机达到绝缘等级 F(= 130 摄氏度)。

绕组

定子的漆包铜线具有不同的厚度以及不同的电阻和电感。根据电机是需要缓慢旋转还是快速旋转,使用的电线也不相同。

电缆连接

电机引线直接焊接到绕组的漆包铜线上,或者通过集成在后轴承壳套上的电路板切换。电机绕组可以采用串联或并联连接。因此,电阻和电感以及电机的行为也发生改变。并联电机非常适合动态运行。

球轴承

混合式步进电动机仅使用球轴承生产。它们是电机中的唯一可移动元件,并决定着电机的使用寿命。如果设备具有合适的机械设计,而且不会连续高于最大允许轴向和径向力,其使用寿命可达到 20,000 小时以上。在恶劣环境条件下,必须使用具有特殊保护措施的球轴承。

磁体

安装在转子中的永久磁铁由特别耐用的稀土金属制成。它与软金属转子板结合在一起,形成一个磁性单元,并形成与定子中的电磁体相反的极性。

定子

与转子一样,步进电机的定子由彼此电分离的冲孔软金属板组成。它配备有八个极靴,这些极靴彼此相对,末端带齿。在向定子中的电磁铁供电时,转子和定子齿形结构的几何布置会引起旋转运动。

轴是步进电机的一部分,用于传递动能。它由不导电的不锈钢制造,具有非常高的精度。对于安装有编码器或刹车的电机,轴从后轴承座延伸并引出。也可以安装空心轴。

波纹垫圈

电机轴的弹簧借助波纹垫圈预紧。这样可以增加球轴承的预期寿命,并补偿与生产相关的公差。使用特殊的轴承壳,可以通过特定方式预紧电机轴,例如实现较小的轴向间隙。