ARCUS阿卡斯步進電機DMX-J-SA-17-3步進電機

　　ARCUS步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機，是現代數字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應用極為廣泛。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動ARCUS步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

　　介紹

　　ARCUS步進電機又稱為脈沖電機，基于基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是初的ARCUS步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了ARCUS步進電機。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，ARCUS步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在ARCUS步進電機上，對于數字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現，ARCUS步進電機的控制方式更加靈活多樣。

　　ARCUS步進電機相對于其它控制用途電機的大區(qū)別是，它接收數字控制信號電脈沖信號并轉化成與之相對應的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數字模式轉化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比，其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調整。ARCUS步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數嚴格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數量、頻率和電機繞組的相序，即可獲得所需的轉角、速度和方向。

　　ARCUS阿卡斯步進電機DMX-J-SA-17-3主要分類

　　ARCUS步進電機從其結構形式上可分為反應式ARCUS步進電機（Variable Reluctance，VR）、永磁式ARCUS步進電機Permanent Magnet,PM）、混合式ARCUS步進電機（Hybrid Stepping,HS）、單相ARCUS步進電機、平面ARCUS步進電機等多種類型，在我國所采用的ARCUS步進電機中以反應式ARCUS步進電機為主。ARCUS步進電機的運行性能與控制方式有密切的關系，ARCUS步進電機控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實際應用中一般歸類于開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。

　　反應式：定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。

　　永磁式：永磁式ARCUS步進電機的轉子用永磁材料制成，轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）。

　　混合式：混合式ARCUS步進電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料，轉子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好，步距角小，但結構復雜、成本相對較高。

　　按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。受歡迎的是兩相混合式ARCUS步進電機，約占97%以上的*，其原因是性價比高，配上細分驅動器后效果良好。該種電機的基本步距角為1.8°/步，配上半步驅動器后，步距角減少為0.9°，配上細分驅動器后其步距角可細分達256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，實際控制精度略低。同一ARCUS步進電機可配不同細分的驅動器以改變精度和效果。

　　ARCUS阿卡斯步進電機DMX-J-SA-17-3選擇方法

　　ARCUS步進電機和驅動器的選擇方法：

　　判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步

　　進電機的主要參數之一。負載大時，需采用大力矩電機。力矩指標大時，電機外形也大。

　　判斷電機運轉速度：轉速要求高時，應選相電流較大、電感較小的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅動器時采用較高供電電壓。

　　選擇電機的安裝規(guī)格：如57、86、110等，主要與力矩要求有關。

　　確定定位精度和振動方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。

　　根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。

　　ARCUS阿卡斯步進電機DMX-J-SA-17-3工作原理

　　通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，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，電動機轉動一個角度前進一步。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ARCUS步進電機的轉動。

　　發(fā)熱原理

　　通常見到的各類電機，內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。ARCUS步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而ARCUS步進電機普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。

　　ARCUS阿卡斯步進電機DMX-J-SA-17-3特點特性

　　1、一般ARCUS步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

　　2、ARCUS步進電機外表允許的高溫度。

　　ARCUS步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以ARCUS步進電機外表溫度在攝氏80-90度*正常。

　　3、ARCUS步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。

　　當ARCUS步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。

　　4、ARCUS步進電機低速時可以正常運轉，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。

　　ARCUS步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即ARCUS步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生失步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。

　　步進電動機以其顯著的特點，在數字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發(fā)展以及ARCUS步進電機本身技術的提高，ARCUS步進電機將會在更多的領域得到應用。

　　主要特性

　　1、ARCUS步進電機必須加驅動才可以運轉，驅動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，ARCUS步進電機靜止，如果加入適當的脈沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉動。轉動的速度和脈沖的頻率成正比。

　　2、三相ARCUS步進電機的步進角度為7.5度，一圈360度，需要48個脈沖完成。

　　3、ARCUS步進電機具有瞬間啟動和急速停止的*特性。

　　4、改變脈沖的順序，可以方便的改變轉動的方向。

　　因此，打印機、繪圖儀、機器人等設備都以ARCUS步進電機為動力核心。