外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

直線步進(jìn)電機(jī)可以直接做直線運(yùn)動(dòng)或直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果以旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為動(dòng)力源，轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，需要借助齒輪、凸輪結(jié)構(gòu)及皮帶或鋼絲等機(jī)構(gòu)。本文首先介紹了外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其次介紹了外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的基本原理及工作原理，最后闡述了它的優(yōu)勢及應(yīng)用。

直線步進(jìn)電機(jī)簡介

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī) （LE系列直線步進(jìn)電機(jī)），絲桿與電機(jī)轉(zhuǎn)子集成為一體作為電機(jī)出軸。螺母在電機(jī)外部，并與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母沿著絲桿做直線運(yùn)動(dòng)。

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

下圖所示為外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：

直線步進(jìn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)比較，能直接直線運(yùn)動(dòng)，可以使機(jī)器小型化，使設(shè)計(jì)更簡潔。

外部驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)的基本原理

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生矢量磁場。該磁場會帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度并前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

絲桿與電機(jī)轉(zhuǎn)子集成為一體作為電機(jī)出軸，在電機(jī)外部通過一個(gè)外部驅(qū)動(dòng)螺母和螺桿相嚙合，采取某種方式防止螺桿螺母相對轉(zhuǎn)到，從而實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。這樣做的結(jié)果是大大簡化了設(shè)計(jì)，使得在許多應(yīng)用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的情況下直接使用外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行精密的線性運(yùn)動(dòng)。

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)勢

精密的外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)，可以在某些場合替代氣缸，實(shí)現(xiàn)定位精確，速度可控，精度高等優(yōu)點(diǎn)。外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于包括制造、精密校準(zhǔn)、精密流體測量、精確位置移動(dòng)等諸多高精度要求領(lǐng)域。

? 高精度，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01mm

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡單減少了插補(bǔ)滯后的問題，定位精度、重復(fù)精度、絕對精度，都會較“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+絲杠”高，且容易實(shí)現(xiàn)。外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)普通絲桿的重復(fù)定位精度可達(dá)±0.05mm，搭配滾珠絲桿重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01mm。

? 高速度，最高可達(dá)300m/min

從速度上和加速度的對比上，外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)速度可達(dá)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(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)在成功解決發(fā)熱問題后速度還會進(jìn)一步提高，而“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī) & 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(hù)簡單

外部驅(qū)動(dòng)式直線步進(jìn)電機(jī)選用長壽命、重負(fù)載軸承設(shè)計(jì)來保證電機(jī)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(hù)。