1、1步進電動機l一、組成一、組成 伺服驅動單元、執行元件、傳動機構伺服驅動單元、執行元件、傳動機構 CNC步進電機步進電機 驅動放大驅動放大 工作臺工作臺 2二、步進電機二、步進電機將將電脈沖電脈沖轉變成轉變成機械角位移機械角位移的裝置的裝置 電脈沖電脈沖機械角位移機械角位移大小大小 輸入脈沖個數輸入脈沖個數速度速度 輸入脈沖頻率輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序方向：繞組通電順序3三拍三拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角= = 3= 3o o3 4 40 00631 . . 一般一般 =m繞組相數；繞組相數；Z轉子齒數，單拍轉子齒數，單拍k=1,雙拍雙拍k=2。mzk063六拍六拍通電激磁，步距角

2、通電激磁，步距角 = = 1.5o3 40402 . . 0634定子繞組定子繞組通斷電順序通斷電順序 轉子轉子轉向轉向 定子繞組定子繞組通斷電轉換頻率通斷電轉換頻率 轉子轉子轉速轉速 定子繞組定子繞組通斷電次數通斷電次數 轉子轉子轉角轉角 三相單三拍三相單三拍 A B C A A B C A （K=1K=1） 三相雙三拍三相雙三拍 AB BC CA AB AB BC CA AB （K=1K=1） 三相六拍三相六拍 A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A （K=2K=2） v 通斷電方式通斷電方式51)1)步進電機選擇原則：步進電機選擇原則： 步矩角步矩角 與機械系

3、統相匹配，以得到系統所需的與機械系統相匹配，以得到系統所需的 保證電機保證電機輸出轉矩輸出轉矩，大于負載所需轉矩，大于負載所需轉矩 能與機械系統的負載能與機械系統的負載慣量相匹配慣量相匹配 為使電機具有良好的為使電機具有良好的起動起動性能及較快的性能及較快的響應響應速度速度 推薦推薦 J Jleqleq/Jm=4/Jm=4 式中式中 J Jleqleq為系統為系統等效負載等效負載轉動慣量轉動慣量 JmJm 為為電機電機轉動慣量轉動慣量 電機電機運行速度運行速度和和最高工作頻率最高工作頻率能滿足工作臺切削加工能滿足工作臺切削加工 和快移要求。和快移要求。 = = t/360 t/360 i i6

4、 計算步進電機運行頻率計算步進電機運行頻率 步進電機運行頻率步進電機運行頻率 f ( Hz) f= V / (60 )式中式中 , V 工作臺進給速度工作臺進給速度 mm/min2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟7 初定步進電機初定步進電機步距角步距角，計算，計算減速比減速比，確定，確定齒輪副齒輪副 初選步進電機型號，根據其工作方式，初定步距角初選步進電機型號，根據其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 : 步進電機步距角步進電機步距角, (o)/脈沖脈沖 t : 滾珠絲桿導程滾珠絲桿導程，mm: 脈沖當量脈沖當量，mm/脈沖脈沖8 計算慣量計算慣量 設設傳動系統傳動系統如

5、右圖所示：如右圖所示：伺服系統總慣量伺服系統總慣量JG為為JG=Jm+Jleq式中：式中：Jm 步進電機步進電機轉子轉動慣量轉子轉動慣量 Jleq 換算到電機軸上的換算到電機軸上的等效負載轉動慣量等效負載轉動慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 292)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 2

6、2 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 2 nm 步進步進電機速度電機速度 r/min ni 第第i個個轉動部件的轉速轉動部件的轉速r/minJi 第第i個轉動部件的個轉動部件的轉動慣量轉動慣量 kg . m2Vj 第第j個移動部件的個移動部件的移動速度移動速度 m/minMj 第第j個移動部件的個移動部件的質量質量 kg102)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步驟圖示的圖示的一級一級齒輪減速系統齒輪減速系統nz 1nz 2nmnz 2V=nz2 . t式中式中 V工作臺移動速度工作臺移動速度 m/min t絲桿導程絲桿導程 m112)2)步進電機選擇步驟步進電機選擇步

7、驟式中式中 Jz1 齒輪齒輪1的轉動慣量的轉動慣量 kg . m2 Jz2 齒輪齒輪2的轉動慣量的轉動慣量 kg . m2 Js 絲桿絲桿2的轉動慣量的轉動慣量 kg . m2 Mw 工作臺的質量工作臺的質量 kg2222212()()()2wzzleqzzswmmmVnnJJJJMnnn21222222211411224wzzswMtJJJiiiMtJzJzJsi121. 已知已知脈沖當量脈沖當量0.005mm，步進電機步進電機步距角步距角為為0.75，滾珠絲，滾珠絲杠基本杠基本導程導程為為4mm，求減速器的求減速器的傳動比傳動比 .所以，減速器傳動比為所以，減速器傳動比為 3:53:5。解：脈沖當量解：脈沖當量絲絲杠杠導導程程 步步距距角角 傳傳動動比比i i=360o 360o程程導導0.005 3604 0.75350.6i =132、如圖示，一臺五相十拍運行的步進電動機，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動工作臺移動。齒輪1的齒數選定為Z1=27，步進電動機轉子轉子齒數Zr=48，并設定步進電動機每走一步，工作臺移動5m。當絲杠導程t=4mm，時，試求齒輪2的齒數Z2。143某數控機床的進給伺服系統中，已知齒輪分度圓直徑d1=64mm，d2=8