《直线步进电机》word版.doc

步进电机你知道吧？直线步进电机，简单的说，就是相当于把圆环状的定子，展开，这么说明白吗？这种电机，不是转动，一般是定子直接作直线运动。不需要中间用其它结构（如齿轮之类的）转换。通电出来直接就是直线运动。最简单的例子，数控机床的刀台的移动，很多用的就是直线步进电机带动的。直线步进电机的运动问题我想问一下直线步进电机 能不能实现往复直线运动？如果可以是如何实现的？外接控制器? 提问者： dong00yu - 二级最佳答案可以，直线步进电机，实际上就是步进电机加上滚珠丝杠之类的组合而成。需要外接驱动器。也就是一个步进电机。实际上可以采用直线电机来实现，性能要更好，直线步进电机直线步进电机，或称线性步进电机，是由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动，直线步进电机在电机内部把旋转运动转化为线性运动。直线步进电机的基本原理：采用一根螺杆和螺母相啮合，采取某种方法防止螺杆螺母相对转动，从而使螺杆轴向移动。一般而言，目前有两种实现这种转化的方式，第一种是在电机内置一个带内螺纹的转子，以转子的内螺纹和螺杆相啮合而实现线性运动，第二种是以螺杆作为电机出轴，在电机外部通过一个外部驱动螺母和螺杆相啮合从而实现直线运动。这样做的结果是大大简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线步进电机进行精密的线性运动。应用领域：直线步进电机被广泛应用于包括制造、精密校准、精密流体测量、精确位置移动等诸多高精度要求领域。混合式直线步进电机技术概述 步进电机由旋转运动变为线性运动可用几种机械方法完成,包括齿条和齿轮传动及皮带轮传动以及其他机械联动机械.所有这些设计都需要各种机械零件。而完成这种转变的最有效方法是在电机自身内部实现。说明 基本的步进电机是由有磁性的转子铁芯通过与由定子产生的脉动的定子电磁场相互作用而产生转动。直线电机把旋转运动变为线性运动，完成这个转变的精密性取决于转子的步进角度和所选方法。线性步进电机，或者称为直线步进电机，首先出现在1968年的第3，402，308号专利上，是颁发给Willian Henschke的。从此以后，直线步进电机被应用于包括制造、精密调准和精密流体测量在内的诸多高要求领域。 使用螺纹的直线电机的精密度，取决于它的螺距。在直线电机的转子中心安装一个螺母，相应地采用一根螺杆与此螺母啮合，为使螺杆轴向移动，必须用某种方法来防止螺杆与转子组件一同转动。由于螺杆转动受到制约，当转子旋转时，螺杆实现了线性运动。无论是在电机内部用固定螺纹轴组件还是在外部的螺纹轴上使用不能旋转但轴向可自由移动的螺母，都是实现转动约束的典型方法。 为简化设计，在电机内部实现线性变换是有意义的。该方法极大的简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线电机进行精密的线性移动。 最初的直线电机采用了一个滚珠螺母和丝杆的结合体。滚珠丝杆提高达90%以上的效率，而根据螺纹条件，梯形螺纹提供的效率仅有20%-70%。 尽管对于转换旋转运动为线性运动而言滚珠丝杆是一种高效的方法，但是滚珠螺母对校准要求很高，而且体积较大，费用昂贵。因此，在大多数应用领域中，滚珠丝杆并非是一个较实用的解决方法。 大多数设备设计人员对以混合式步进电机为基础的直线电机十分熟悉。该产品已有多年历史，与其它设备一样有其自身的长处和局限性。设计简便、紧凑、无电刷（因此无火花）、惊人的机械优点、设计的实用性以及可靠性是它与生俱来的优点，然而在某些情况下，此直线电机不能用于某些设备，因为在没有日常维护的条件下它是不能保证其耐久性的。不过，目前有几种方法可以克服这样的障碍，使直线电机具有更高的耐久性且不用维护，由于步进电机的无电刷设计，产生磨损的唯一部件是转子轴承以及由导螺杆/螺母组成的螺纹接合。滚珠轴承近年来的改进已经提供了适应直线运动的长寿命产品。最近导螺杆和螺母组合的寿命和耐用性也都有了改进。提高耐久性 首先有必要了解电机的基本结构。一个较好的研究实例Size 17电机，它属于混全式步进电机家庭中尺寸较小的。习惯上，直线电机使用由一轴承级金属材料（如青铜）加工成的空心轴，该空心轴具有内螺纹然后与螺纹导杆连接。空心轴沿转子轴线安装。导杆材料通常为不锈钢，它具有相当的防腐蚀性能。大多数零件所用的螺纹的型式是加工螺纹（如#10-32），此螺纹有单头或多头，这取决于电机所需的精度和速度。 加工螺纹一般选择 “V”形螺纹，这是由于其易加工并可轧制成形。尽管这对加工来说是较为适用，但对动力的传输而言却是不利。相比之下Acme螺纹更为合适，主要理由如下： Acme螺纹的设计更加高效。而从使用角度来看，低损耗（包括磨擦），就意味着磨损少和使用寿命长。从螺纹的基本几何原理看就很容易理解其中的原因。“V”形螺纹的相对面之间的角度为60度，而Acme螺纹的仅为29度。假定磨擦、扭矩和螺纹角相同，“V”形螺纹能传送的力约为梯形螺纹的85%。用式（1）和（2）可以求出效率，因为使用的螺纹是V形的，取决于负载方向。60度螺纹的效率除以29度螺纹效率就能计算出比率。 这里的效率计算还未考虑由于“V”形螺纹表面的高压力而产生的额外的损耗。 Acme螺纹导杆一般是为传送动力而制作的，所以其表面光洁度、螺距精度及公差得到严格保证。“V”形螺纹基本上用于紧固螺纹，所以其表面光洁度和直线性并不受到严格控制与此同时，驱动螺杆的螺母甚至显得更重要，该螺母通常是嵌入电机转子中的。传统的螺母材料采用轴承级的青铜并在其内部加工螺纹，这样做是综合考虑了物理稳定性和润滑性。当然，说它是综合考虑是因为其在这两方面并非特别优秀。直线电机中驱动螺母的较好材料是自润滑的热塑性材料。这是因为用新的工程塑料能使螺杆螺母运动磨擦系数降低。图3是不同内螺纹转子材料的磨擦性能的比较。 结果很明显，但为何不用塑料的驱动螺母？对螺纹来说塑料是好的，可惜的是对于混合式电机中的转子轴颈来说工程塑料却不稳定。由于电机的温度在运行时可能升至167F，在这种情况下塑料的膨胀量可能达到0.004英寸，但黄铜在同样热条件下仅膨胀0.001英寸。见图4 轴承轴颈在混合式电机结构中是非常重要的,为了达到最佳性能,混合式电机在设计时必须保持千分之几英寸的转子铁芯外径和定子内径之间的空隙。如果转子装配不同心则将与定子内壁磨擦。设计人员希望通过选择合适的材料在螺纹寿命和轴承轴颈的稳定性上都取得较好的效果，而注塑有内螺纹的金属转子结构正好是理想的选择。（图5）该结构极大地提高了电机运行寿命和效率，并降低了运行噪音。电机寿命比在其它电机中使用的常规青铜螺母结构高，且不需维护。（图6）1。混合式直线步进电机： 28X28mm到87X87mm共有5种规格，每种规格均有3种设计： Captive（固定轴式） Non captive（贯通轴式） External（外部驱动式） 电机运动步长从0.00006英寸（0.001524mm）到0.005英寸（0.127mm）共有20种可选。微步驱动可提供更高精度的解决方案。我们87mm的电机可提供高达500磅（227kg）的推拉力。对于需要综合精确定位、快速运动和长寿命的应用，我们的产品是理想的选择。 此产品的典型应用包括X-Y平台，医疗设备，半导体加工，通讯设备，控制阀等等。 除提供标准产品外，HLM可以按客户的需求来设计和生产特殊产品。我们的样品提供时间为2-3天，生产定单交货期为4-6周。 2。永磁式直线步进电机 我们提供四种基本机座号的永磁式直线步进电机： 20mm（.79）， 26mm(1)， 36mm(1.4)和 46mm(1.8)。 电机内装螺纹转子结合螺杆轴，可以提供进、出双向的快速运动。可选步进量随不同机座号而变化，且基于电机的基本步距角和螺杆节距而变化。每种机座号有三种结构可选： Captive（固定轴式） Non captive（贯通轴式） External（外部驱动式） 其中固定轴式有内建防转设计。 贯通轴式电机需要客户自行提供外部防转装置，外部驱动式的螺杆与电机是一个体的，有一个匹配螺母在螺杆上来回运动。 3。步进电机驱动器价格范围：880.00元/台产品数量：您可以通过电话、传真或其它方式与卖家取得联系。选择适当的电机 为了选择适当的电机，必须考虑若干因素。比如是选择线性运动还是旋转运动？以下为选择一个电机时应考虑的一些基本要求。这将有助于确定是否要使用一个直线电机，还是要使用一个旋转电机。直线电机要求多大力？作工周期是多少？所希望的步进步长是多少？步进速率或线速度是多少？双极性或单极性线圈？线圈电压？断电时螺杆能否自锁？是否有尺寸限制？所期望的寿命要求是多少？工作坏境温度是多少？固定轴或贯通轴式？驱动器的类型？旋转电机要求多大力矩？工作周期是多少？所希望的步距角是多少？步进速度或转速（RPM）是多少？双极性或单极性线圈？线圈电压？定位力矩或保持力矩要求？是否有尺寸限制？所期望的寿命要求是多少？工作坏境温度是多少？滑动轴承或滚珠轴承?径向载荷和轴向载荷？驱动器的类型？交流同步电机 步进电机也可在交流（AC）下运行。但是其中一相绕组必须通过一个适当选择的电容而得电。在这种情况下，电机限制为仅有一个同步速度。例如，如果电源频率为60赫兹，则电源有120次反向或变更。通过电容通电的相位也按照偏移时间顺序而产生相同数量的变更。电机已按相当于240步/秒的速率真正通电。对于15的旋转电机，要求24个步序来完成一个旋转（24 SPR）。这就成了600转/分（RPM）的同步电机。 对于直线电机，所产生的线性速度取决于电机每步的步长。例如，如果向0.001英寸/步的电机通60赫兹的电源，则所获得的速度为0.240英寸/秒(240步/秒0.001英寸/步)。很多海顿的步进电机可以被当成一个300或600RPM的交流同步电机。