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優勢供應HellermannTyton扎帶192-5203

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江蘇邱成機電有限公司

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步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的驅動器，如圖4所示，它由脈沖發生控制單元、功率驅動單元、保護單元等組成。圖4中點劃線所包圍的二個單元可以用微機控制來實現。驅動單元必須與驅動器直接耦合（防電磁干擾），也可理解成微機控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。

1.單電壓功率驅動

圖5

圖5

實用單電壓功率驅動接口及單步響應曲線

電路如圖5所示。在電機繞組回路中串有電阻Rs，使電機回路 雙電壓功率驅動接口

時間常數減小，高頻時電機能產生較大的電磁轉矩，還能緩解電機的低頻共振現象，但它引起附加的損耗。一般情況下，簡單單電壓驅動線路中，Rs是*的。Rs步進電機單步響應的改善如圖5(b)。

2.雙電壓功率驅動

雙電壓驅動的功率接口如圖5所示。雙電壓驅動的基本思路是在較低（低頻段）用較低的電壓UL驅動，而在高速（高頻段）時用較高的電壓UH驅動。這種功率接口需要兩個控制信號，Uh為高壓有效控制信號，U為脈沖調寬驅動控制信號。圖5中，功率管TH和二極管DL構成電源轉換電路。當Uh低電平，TH關斷，DL正偏置，低電壓UL對繞組供電。反之Uh高電平，TH導通，DL反偏，高電壓UH對繞組供電。這種電路可使電機在高頻段也有較大出力，而靜止鎖定時功耗減小。

3.高低壓功率驅動

高低壓功率驅動接口

如圖6所示。高低壓驅動的設計思想是，不論電機 高低壓功率驅動接口

圖6

圖6直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。

定子

（1）主磁極

直流電機（圖1）

直流電機（圖1）

主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上，

（2）換向極

換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數目與主磁極相等。

（3）機座

電機定子的外殼稱為機座。機座的作用有兩個：

一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機的支撐和固定作用；

二是機座本身也是磁路的一部分，借以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。

（4）電刷裝置

電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位置可以調整，調好以后加以固定。

轉子

（1）電樞鐵心

直流電機（圖2）

直流電機（圖2）

電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，以降低電機運行時電樞鐵心中產生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內嵌放電樞繞組。

（2）電樞繞組

電樞繞組的作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈（以下稱元件）按一定規律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。

（3）換向器

直流電機（圖3）

直流電機（圖3）

在直流電動機中，換向器

配以電刷，能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉矩的方向恒定不變；在直流發電機中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應產生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣。

（4）轉軸

轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。

主要分類 播報

直流發電機

直流電機（圖6）

直流電機（圖6）

直流發電機是把機械能轉化為直流電能的機器。它主要作為直流電動機、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發電機的勵磁電源等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉換成直流電，但從某些工作性能方面來看，交流整流電源還不能*取代直流發電機。

直流電動機

工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電流。這一作用同樣改善了驅動器的高頻性能，而且不必再串聯電阻Rs，消除了附加損耗。高低壓驅動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應保持同步，且前沿在同一時刻跳變，如圖6所示。圖6中，高壓管VTH的導通時間tl不能太大，也不能太小，太大時，電機電流過載；太小時，動態性能改善不明顯。一般可取1~3ms。（當這個數值與電機的電氣時間常數相當時比較合適）。

4.斬波恒流功率驅動

圖7

圖7

恒流驅動的設計思想是，設法使導通相繞組的電流不論在鎖定、低頻、高頻工作時均保持固定數值。使電機具有 圖7 斬波恒流功率驅動接口

恒轉矩輸出特性。這是使用較多、效果較好的一種功率接口。圖8是斬波恒流功率接口原理圖。圖8中R是一個用于電流采樣的小阻值電阻，稱為采樣電阻。當電流不大時，VT1和VT2同時受控于走步脈沖，當電流超過恒流給定的數值，VT2被鎖，電源U被切除。由于電機繞組具有較大電感，此時靠二極管VD續流，維持繞組電流，電機靠消耗電感中的磁場能量產生出力。此時電流將按指數曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。當電流小于恒流給定的數值，VT2導通，電源再次接通。如此反復，電機繞組電流就穩定在由給定電平所決定的數值上，形成小小的鋸齒波，如圖8所示。

圖8

圖8

斬波恒流功率驅動接口也有兩個輸入控制信號，其中u1是數字脈沖，u2是模擬信號。這種功率接口的特點是：高頻響應大大提高，接近恒轉矩輸出特性，共振現象消除，但線路較復雜。相應的集成功率模塊可供采用。

5.升頻升壓功率驅動

為了進一步提高驅動系統的高頻響應，可采用升頻升壓功率驅動接口。這種接口對繞組提供的電壓與電機的運行頻率成線性關系。它的主回路實際上是一個開關穩壓電源，利用頻率-電壓變換器，將驅動脈沖的頻率轉換成直流電平，并用此電平去控制開關穩壓電源的輸入，這就構成了具有頻率反饋的功率驅動接口。

6.集成功率驅動

已有多種用于小功率步進電機驅動器的集成功率驅動接口電路可供選用。

L298芯片是一種H橋式驅動器，它設計成接受標準TTL邏輯電平信號，可用來驅動電感性負載。H橋可承受46V電壓，相電流高達2.5A。L298(或XQ298，SGS298)的邏輯電路使用5V電源，功放級使用5~46V電壓，下橋發射極均單獨引出，以便接入電流取樣電阻。L298(等)采用15腳雙列直插小瓦數式封裝，工業品等級。它的內部結構如圖9所示。H橋驅動的主要特點是能夠對電機繞組進行正、反兩個方向通電。L298特別適用于對二相或

四相步進電機驅動。 專用芯片構成的步進電動驅動系統 

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