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外部驅動式直線步進電機的基本結構和工作原理 Applications by MOONS'

外部驅動式直線步進電機的基本結構和工作原理


直線步進電機可以直接做直線運動或直線往復運動,如果以旋轉電機作為動力源,轉變成直線運動,需要借助齒輪、凸輪結構及皮帶或鋼絲等機構。本文首先介紹了外部驅動式直線步進電機的結構,其次介紹了外部驅動式直線步進電機的基本原理及工作原理,最后闡述了它的優勢及應用。

直線步進電機簡介

外部驅動式直線步進電機 (LE系列直線步進電機),絲桿與電機轉子集成為一體作為電機出軸。螺母在電機外部,并與驅動機構聯接。當電機旋轉時,螺母沿著絲桿做直線運動。

外部驅動式直線步進電機的結構

下圖所示為外部驅動式直線步進電機的基本結構:

直線步進電機

直線步進電機與旋轉電機比較,能直接直線運動,可以使機器小型化,使設計更簡潔。

外部驅動直線電機的基本原理

外部驅動式直線步進電機的轉子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產生矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一定角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度,轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動轉子就會轉動一個角度并前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。

絲桿與電機轉子集成為一體作為電機出軸,在電機外部通過一個外部驅動螺母和螺桿相嚙合,采取某種方式防止螺桿螺母相對轉到,從而實現直線運動。這樣做的結果是大大簡化了設計,使得在許多應用領域中能夠在不安裝外部機械聯動裝置的情況下直接使用外部驅動式直線步進電機進行精密的線性運動。

外部驅動式直線步進電機的優勢

精密的外部驅動式直線步進電機,可以在某些場合替代氣缸,實現定位精確,速度可控,精度高等優點。外部驅動式直線步進電機被廣泛應用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領域。

• 高精度,重復定位精度可達±0.01mm

外部驅動式直線步進電機因傳動機構簡單減少了插補滯后的問題,定位精度、重復精度、絕對精度,都會較“旋轉電機+絲杠”高,且容易實現。外部驅動式直線步進電機普通絲桿的重復定位精度可達±0.05mm,搭配滾珠絲桿重復定位精度可達±0.01mm。

• 高速度,最高可達300m/min

從速度上和加速度的對比上,外部驅動式直線步進電機具有相當大的優勢,外部驅動式直線步進電機速度可達300m/min,加速度10g;滾珠絲杠速度為120m/min,加速度為1.5g。而且外部驅動式直線步進電機在成功解決發熱問題后速度還會進一步提高,而“旋轉伺服電機 & 滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。

• 高壽命,維護簡單

外部驅動式直線步進電機選用長壽命、重負載軸承設計來保證電機的有效使用壽命。螺母采購高分子塑料材料,自帶潤滑,易維護。

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