西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8参数详细

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直流伺服具有良好的启动、制动和调速特性，可以方便地在较宽的范围内实现平滑无级调速，故其常用在对伺服电动机的调速性能要求较高的设备中。直流伺服电动机根据磁场励磁的方式不同，可以分为它励式、永磁式、并励式、串励式、复励式五种；按结构来分，可以分为电枢式、无槽电枢式、印刷电枢式、空心杯电枢式等；按转速的高低可分为两大类，高速直流伺服电动机和低速大扭矩宽调速电动机。

1.高速直流伺服电动机

高速直流伺服电动机又可分为普通直流伺服电动机和高性能直流伺服电动机。普通高速它励式直流伺服电动机的应用历史*长，但是，这种电动机的转矩-惯量比很小，不能适应现代伺服控制技术发展的要求。

2.低速大扭矩宽调速电动机

低速大扭矩宽调速电动机又称为直流力矩电机，由于它的转子直径较大，线圈绕组多，所以力矩大，转矩—惯量比高，热容量高，能长时间过载，不需要中间传动装置就可以直联丝杠工作；并且，由于没有励磁回路的损耗，它的外形尺寸比其它直流小。另外，低速大扭矩宽调速电动机还有一个重要的特点：低速特性好，能够在较低的速度下平稳运行，*低速可以达到1r/min，甚至达到0.1r/min

上均相40个小齿，故其齿距角θz＝360°(1／40)＝9°。

(1) 单三拍工作；

(2) 双三拍工作；

(3) 单-双三相六拍工作；

(4) 多段磁阻式步进电机。多段磁阻式步进电机沿着它的轴向长度分成性能

上独立的几段，每一段都用一组绕组激磁，形成一相。因此，三相电机有三段。电机的每一段都有一个定子，它们固定在外壳上，转子制成一体，并由电机两端的轴承支撑；为了与外部负载连接，转子上有一根伸出来的轴。每段定子上都有许多磁极。相绕组绕在这些极上；相邻磁极以反向缠绕，使得磁极的径向磁场方向相反。沿电机的轴向长度看，每段的转子齿都是排齐的，但不同段所对应的定子齿之间有不同的相对位置。因此，a段里的定子齿和转子齿相对齐 (设*初a相通电)，b段和c段里的定子齿与转子齿则不对齐。若激磁从a相变化到b相，结果将使b段里的定子齿和转于齿对齐，转子转动一步。去掉b相励磁而激励c相，则电机以同一方向再走一步。再激励a相，则再走一步，a段里的定子齿和转子齿再一次完全对齐。

 永磁式爪极步进电机

永磁式爪极步进电机的剖视图如图1（a）所示。它的定子由几个金属盒叠成，齿由圆形金属片冲出。然后，将这个圆片拉成钟状，齿被拉到里面形成爪圾。定子的每一段由连结在一起的两个钟型罩壳构成，两者的齿相互相“啮合”。金属盒里面绕有激磁线圈。在这种电机里，定子齿或爪极由在定子线圈里流过的电生不同极性的磁场。转子的图柱形磁钢具有如图1（b）所示的磁化极性。对7.5°步距而言，典型的极数为24。这种类型的电机通常有两段。若两个定子段里的转子磁化状态是对齐的，则两段里的定子齿将错开l／4齿距。激磁线圈可以以双向通电的两相方式或单向通电的四相方式绕制。以四相方式绕制时，相l和相3形成双线绕组，放在a段里。相2和相4双线绕组放在b段里。相l和相3以产生符号相反的磁极极性的方式连接；相2和相4也如此。图2是四相方案和两相方案的励磁时序。在两相方案中，外加的电流是交流方波。利用图3可说明这种电机以两相排列时的工作原理。观看a段里转子磁极和定子齿的位置关系。开始，转子处在状态(1)位置。以正向电流激励a相，产生图中所示的磁极。很明显，依靠磁力线的张力，转子将向左运动。状态(2)是a相受正向激磁的平衡位置。下一步，a相截止，b相以正向电流激磁。因为b段里的定子齿相对a段里的齿错开l／4齿距，故转子将在同一方向进一步受到驱动。状态(3)是这次激磁的结果。为了进一步使转子向左运动，应撤消b相激励，并以反向电流使a相励磁。于是，转子转到下一个状态(4)，…。这就是它的步进动作过程。

ibm公司开发的三相磁阻式直线是一个很好的例子，可用这种电机移动行式打印机的字车。这种电机的原理结构如图1所示,主要由定子和 动子(即转子)以及相应的部件组成。定子具有矩形齿的齿条，由磁性材料图1为四相混合式步进电机以圆周展开的剖面模型叠合而成，固定在相应的机架上。动子由一组呈e字形的叠片铁芯叠成，在e字形动子的铁芯柱上绕有线圈。定子和动子的齿形和齿槽尺寸一致。但，动子e形铁芯的三个柱上的齿中心线必须相互错开l／3齿距。图1的工作原理与旋转的磁阻式步进电机的工作原理差不多。当e形铁芯上的绕组顺次通入电流时，动子就产生步进运动。比如：通电时序为a—b—c—a…时，动子左移；通电时序为a—c—b—a…时，动子右移。

这种电机也叫做sawyer直线，如图1所示。该电机由上下两部分组成。上面的可动部分称为动子，下面的固定部分称为定子。

定子部分是用铁磁材料做成的平板条。平板条的上平面铣有槽形或齿形，槽里浇注环氧树脂后与平面一起磨平。动子由一块永久磁钢pm和两个ⅱ型电磁铁ema相emb组成。电磁铁ema和emb各有二个小极，分别相对于定子齿错开半个齿距。在ema和emb上均绕有激磁线圈。当绕组中无激磁电流时，磁钢产生的磁通均等地通过四个极，与定子齿形成闭合磁路。当绕组中通入电流时，电磁铁每个小极上的绕组所产生的磁通与永久磁钠的磁通大小相等。

动子与定子相对的表面上也有槽，槽中也浇注环氧树脂并磨平。在动子表面上还开有若干小孔，这些小孔与外界的压缩空气皮管相通。当从外界打入压缩空气时，借助空气压力以克服由于永久磁钢和定子的吸力，同时将动子悬浮在定子表面。

这种直线步进电机利用具有一定规律变化的电磁铁与永久磁纲的复合作用形成步进运动。具体运行过程如图1所示。图1（a)中，电磁铁emb通入正脉冲电流，ema无电流，因电磁铁a的小极1、小极2中只有永久磁饲产生的磁通。而电磁铁b的小极4上磁通抵消，小极3叠加。因小极3磁性*强，故与定子齿对齐。图1（b)中，电磁铁b切断，a通入负脉冲电流。此时小极2上磁通*大，与定子齿对齐，动子左移1／4齿距。图1 (c)，电磁铁a切断，c进入负脉冲电流，动子再左移l／4齿距。因1 (d)，b切断，a进入正脉冲电流，动子再左移l／4齿距。每次切换，动子都移动l／4齿距。不断切换，则连续前进。这就是这种直线电机的基本工作原现。

很明显，利用这种电机可做成作平面运动的直线步进电机。这时，动子由两个垂直放置的直线步进电机构成

系统的控制信号功率很低，如用ttl数字提供的5v/18ma信号进行控制。而产生1.2n.m转矩的磁阻式步进电机，通常需要5v/3a的额定值对绕组励磁。因此，控制电路连接到步进电机前必须经过几级开关放大。许多制造厂已在提供与步进电机相匹配的驱动电路。不过，步进电机用户在这个领域内仍有相当大的改革余地。本节就步进电机对驱动电路的基本要求，介绍其基本驱动电路和一些常用的、比较完善的驱动电路。

由步进电机的动态特性可知，若步进电机以高速工作，则时间常数的影响显著增大：导通期间，电流不能迅速上升到额定值；截止期间，绕组电流不能立即消失。因而，步进电机产生的转矩明显下降。除此之外，励磁绕组两端在截止时刻还会产生很高的反电势，若不采取措施，则有可能损坏开关元件。

针对这些问题，通常对驱动电路有如下要求：(1)能够改善电流波形的上升沿和下降沿，即产生接近矩形的电流波形。考虑电路简单，等因素。小功率步进电机可通过串联限流电阻减少时间常数,拓宽工作频率范围。不过，为了维持电机静止时的相电流额定值，电压必须增加。因此，需要的直流电源容量比较大。电机静止时，电源输出的主要部分消耗在串联的限流电阻上。这时，限流电阻上产生的热量必须迅速散发，否则，可能出现问题。由此可见，简单的

串联限流电阻是改善速度范围的—种低效的方法。对大功率或较大功率的步进电机而言，常使用高低压或斩波等方式驱动。这些驱动方式虽然电路较复杂，但驱动特性好，且有较高的效率。(2)设置供截止期间释放电流流通的回路，降低绕组两端产生的反电势，加快电流衰减。(3)要求驱动电路的功耗低、效率高。

为了提高步进电机定位的分辨率，减少过冲和抑制振荡，有时要求驱动电路具有细分功能，将常规的矩形波供电改变成阶梯波供电。

1． 单极性驱动电路

图1是用于三相磁阻式步进电机的一种简单的单极性驱动电路。每相绕组由独立的驱动电路励磁，驱动电路出小功率“相控制信号”控制。这个控制信号经过

1、性能比较

比较上述驱动电路的

基本性能可概括如下。

1）单极性驱动电路：这里指单、单极性驱动电路，每相只用一只功率管。线路简单、，但效率也低，启动和运行频率均不高。现常用来驱动小功率。

2）双极性驱动电路：线路复杂，效率高。常用来驱动永磁式电机、混合式电机或大功率电机。

3）高低压驱动电路：线路较简单。双电源，每相需要两只功率管。效率较高，启动和运行频率比单极性电路高。

4）斩波驱动电路：双电源成高压单电源。运行特性好，效率高，但线路复杂。

5）调频调压驱动电路：控制电路较复杂。因为v随f改变，所以，效率、运行特性等都有了明显改善。

6）细分驱动电路：线路复杂。运行特性好。微机的应用已使它成为很有发展前途的驱动方式之一。

2、驱动电路实例

1） 图1是斩波驱动的一个应用实例。被驱动的电机是36by3-30型三相步进电机。它的a、b、c三相分别接在图示电路的a、b、c端。a、b、c三端的输入分别接电路的d03、d02、do1。

该电路有两种工作状态：(1)步进方式；(2)维持方式。处在步进工作方式时，流过取样电阻r0和相绕组上的电流为2a；处在维持方式时，仅为0.5a。工作方式的转换受程序控制。该程序送“1”给do5时，则为步进方式。送“0”时，为维持方式。