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外部驱动式直线步进电机的基本结构和工作原理 Applications by MOONS'

外部驱动式直线步进电机的基本结构和工作原理


直线步进电机可以直接做直线运动或直线往复运动,如果以旋转电机作为动力源,转变成直线运动,需要借助齿轮、凸轮结构及皮带或钢丝等机构。本文首先介绍了外部驱动式直线步进电机的结构,其次介绍了外部驱动式直线步进电机的基本原理及工作原理,最后阐述了它的优势及应用。

直线步进电机简介

外部驱动式直线步进电机 (LE系列直线步进电机),丝杆与电机转子集成为一体作为电机出轴。螺母在电机外部,并与驱动机构联接。当电机旋转时,螺母沿着丝杆做直线运动。

外部驱动式直线步进电机的结构

下图所示为外部驱动式直线步进电机的基本结构:

直线步进电机

直线步进电机与旋转电机比较,能直接直线运动,可以使机器小型化,使设计更简洁。

外部驱动直线电机的基本原理

外部驱动式直线步进电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一定角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度,转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动转子就会转动一个角度并前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

丝杆与电机转子集成为一体作为电机出轴,在电机外部通过一个外部驱动螺母和螺杆相啮合,采取某种方式防止螺杆螺母相对转到,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外部驱动式直线步进电机进行精密的线性运动。

外部驱动式直线步进电机的优势

精密的外部驱动式直线步进电机,可以在某些场合替代气缸,实现定位精确,速度可控,精度高等优点。外部驱动式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。

• 高精度,重复定位精度可达±0.01mm

外部驱动式直线步进电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题,定位精度、重复精度、绝对精度,都会较“旋转电机+丝杠”高,且容易实现。外部驱动式直线步进电机普通丝杆的重复定位精度可达±0.05mm,搭配滚珠丝杆重复定位精度可达±0.01mm。

• 高速度,最高可达300m/min

从速度上和加速度的对比上,外部驱动式直线步进电机具有相当大的优势,外部驱动式直线步进电机速度可达300m/min,加速度10g;滚珠丝杠速度为120m/min,加速度为1.5g。而且外部驱动式直线步进电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高,而“旋转伺服电机 & 滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多。

• 高寿命,维护简单

外部驱动式直线步进电机选用长寿命、重负载轴承设计来保证电机的有效使用寿命。螺母采购高分子塑料材料,自带润滑,易维护。