西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8参数详细

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步进有很多分类方。按产生力矩原理分为反应式、水磁式、混合式等；按电动机结构分为径向式、轴向式、印刷绕组式等；按照励磁相数分为三相．四相、五相、六相等；按输出力矩大小分为伺服式和功率式；步进电功机与一般旋转电动机一样，有定子和转子两大部分构成。定子由硅钢片叠制而成。

1.反应式转子用高导磁系数的材料制造，做成齿型，无线圈，靠定子和转子之间的感应电磁力产生力矩并维持相互间的位置。当磁极绕组不通电时，不能产生转矩。每步转角可以做得很小。

2.永磁式转子用永久磁钢制成，产生转矩时兼有吸引力和排斥力。在无励磁情况下能保持转矩，每步转角不能做得很小。

3.混合式转子由永久磁钢制成，同时也做成齿状；定子也与反应式定子相似。它具有反应式和永磁式两种方式的优点，但结构复杂。

中常用反应式和混合式两种步进电动机。不同类型的步进电动机，其结构和工作原理也不完全相同

伺服把输入的信号电压变为转轴的角位移或角速度输出，转轴的转向与转速随信号电压的方向和大小而改变，并正能带动一定大小的负载，在自动控制系统中作为执行元件。伺服电动机又称为执行电动机。例如在雷达天线系统户，雷达天线是由交流伺服电动机拖动的。当天线发出去的无线电波遇到目标时。就会被反射回来送给雷达。雷达将目标的方位和距离确定后,向交流伺服电动机送出电信号。交流伺服机按照该电信号拖动雷达天线跟踪目标转动。

伺服电动机有直流和交流两大类。直流伺服电动机输出功率较大，一般可达几百w；交流伺服电动机输出功率较小，一般为几十w

1、步距角精度：每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。

2、失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。

3、失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

4、*大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的*大频率。

5、*大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的*高转速频率。

6、运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中*重要的，也是电机选择的根本依据。

其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流)，平均电流越大，步进电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

理示意图，它的定子上有6个磁极，极距角为60°、每个磁极都看作是一个齿。每个磁极上都装有控制绕组，形成a、b、c三相绕。转子上均匀地分布着四个齿，每个齿宽与定子磁极极靴的宽度完全一样，齿距角为360°／4=90°。因磁通总是要沿着磁阻*小的路径闭合，所以当某相的绕组例如a相绕组第一个通电时．使转子齿1、3和定子a相磁极对齐，这时电动机的其他两相(b相、c相)的磁极分别和转子上的齿产生一个角度，把它叫作错齿，错齿角是转子齿距角的三分之一，即30°。当a相绕组断电，b相绕组通电时，同样磁通沿着*小磁阻路径闭合、转子逆时针旋转30°，使转子齿2、4与 b相磁极相对齐。此时转子1、3齿和a相、c相产生30°的错齿。若再使b相断电，c相通电，则转子再逆时针旋转30°，使转子齿1、3和c相对齐。若再使c相断，a相通电，则由于仍有错齿，则使2、4齿和a相磁极对齐，转子转了一个齿距角90°，回到了刚开始的状态。如果按这种通电顺序通电，电动机便会按一定的方向转动，这即是反应式步进电动机的基本工作原理。其转速决定于电源通断的变化频率，运转方向决定于电源通断顺序。从上述工作原理可看出，步进电动机能步进旋转的根本原因在于转子齿和每相定子磁极齿错开1／m齿距。对三相，当转子齿和某相(如a相)对齐时，则和另外两相(b相、c相)分别向前和向后产生l／3的错齿。错齿，实际上就是定子相邻磁极的磁极距所占的齿距数不是整数，如上述转子上有四个齿，齿距角为90°，而相邻磁极的极距角为60°，60°所占的齿距角为2／3，不是整数，结构上的这种错齿才能使步进电动机在电脉冲作用下产生转动。错齿角的大小决定着步距角的大小，步距角小才能提高加工精度。实际中采用的步进电动机转子齿数基本上由步距角的要求决定，齿数多，步矩角少。但为了实现错齿，转子齿数不能为任意值。某一极下若定子和转子齿对齐，则要求应错开转子齿距的1/m (m为相数)，转子齿应符合的条件为： z =2 m（k±1/ m）

式中 m-相数，

k-1，2，3，…正整数。

例如三相步进电动机、取转子齿数为40个，上式取z =2 m（k±1/ m），k取7，等式成立。说明转子齿数取40个满足错齿的要求，步进电动机的结构是合理的。

步进电动机的步距角a由下式决定：a＝360°/ mzc

式中 z-转子齿数；

m-相数；

c-系数，c=1或2。系数c与步进电动机的通电方式有关。当相邻两拍接通的定子的极数相同时，c＝1；不同时，c＝2。360°/ mz为定子相对转子错开的齿距角。

步进电动机的转速n(r／min)与通电频率f成正比。即

n＝60a°／360°＝60f / mzc (r／min)

当步进电动机经过传动比为i (i＝z1/z2)，驱动丝杠螺距为t的传动系统时，脉冲当量δ(mm／脉冲)为：δ=tai/360°= ti/ mzc

步进电动机相数和齿数越多，步距角越小、脉冲当量也越小。加工精度可以提高，但电源也复杂。目前比较小的步距角常为0.75°,脉冲当量常为0.01mm。常用相数为3相或5相，*多为6相。

步进电动机有单拍、双拍、单双拍几种不同的通电方式，以三相步进电动机为例：

（1）三相单三拍通电方式：每次只有一相通电，按a→b→c→a顺序循环通电。由于每次只有一相通电，在绕组通电切换的瞬间，电动机将失去自锁转矩因而稳定性较差。步距角系数c＝l。

（2）三相双三拍通电方式：每次都是同时两相通电、按ab→bc→ca→ab顺序循环通电。由于每次有两相通电，切换时不失去自锁转矩，稳定性较好。步距角系数c＝1。

（3）三相单双三拍(六拍)通电方式：即按a→ab→b→bc→c→ca→a顺序通电，仍具有较好的稳定性；同时因转一个齿距是六拍，故步距角是其他两种的一半，即步进角系数c＝2。

交流伺服就是两相，它的定子上有空间相差90°电角度的两相分布绕组，一相为励磁绕组f，一相为控制绕组k，转子为笼形。电动机工作时，励磁绕组f接单相交流电压uf，控制绕组接控制信号电压uk，uf与uk两者同频率。交流伺服机必须象直流伺服机一样具有伺服性，即控制信号电压强时，电动机转速高；控制信号电压弱时，电动机转速低；若控制信号电压等于零，电动机就应该不转了。为了满足信号电压强时转速高、信号电压弱时转速低这一要求，可以让信号强时电机气隙磁通势接近圆形旋转磁通势，弱时椭圆度大接近脉振磁通势就行。而对于要求信号电压消失，即uk＝0后，电动机不转必须采用相应技术措施才能实现。

我们知道，单相异步电动机定子若只有一相绕组通电时，其机械行性为过点

t＝0，n＝0)的对称曲线，在其正转电磁转矩特性曲线t+＝f（s），t+＝tm+时的临界转差率sm+＜1，t-＝f（s）与t+＝f（s）对称，因此0＜n＜n0 （n0为理想空载转速，n0＜n1)，合成转矩t＞0；而0＞n＞-n，合成转矩t＜0。如果交流伺服电动机的定子绕组与一般单相异步电动机的一样，那么正在运行的交流伺服电动机的控制信号电压一旦变为零，电机就运行于只有励磁绕组—相通电的情况下，那么电机还必然在原来的旋转方向上继续旋转，只是转速略有下降，但绝不可能停下来。这种信号电压消失后电动机仍然旋转不停的现象称为自转，自转现象破坏了伺服性，显然是要避免的。那么交流伺服电动机怎样避免单相运行时的自转呢? 可以看—下图1中所示的机械特性，这也是只一相绕组通电时的机械持性，其正转电磁转矩特性曲线 t+＝f（s），t+＝tm+”时的临界转差率sm+＝l，t+＝f（s）与t-＝f（s）对称。因此电机总的电磁转矩持性t＝f（s）具有这样的特点：①过零，无起动转矩；②0＜n＜n1时，t＜0，是制动性转矩；o＞n＞- n1时，t＞o，也是制动件转矩。在这种情况下，本来运转的交流伺服机．若控制信号电压消失后，由于一相绕组通电运行时的电磁转矩是制动性的，电动机转速将被制动到n＝0，只要sm+＞1，就能避免自转现象。