微型電機(jī)主要由兩部分組成:定子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由三個(gè)部件組成:轉(zhuǎn)子1,轉(zhuǎn)子2和永磁體。轉(zhuǎn)子在軸向上被磁化,使得例如如果轉(zhuǎn)子1向北極化,則轉(zhuǎn)子2將向極化南方。定子具有十個(gè)具有小齒的磁極,每個(gè)磁極設(shè)有繞組。每個(gè)繞組連接到相對(duì)極的繞組,使得當(dāng)電流通過(guò)一對(duì)繞組時(shí),兩個(gè)極以相同的極性被磁化。(通過(guò)給定繞組運(yùn)行電流會(huì)使相對(duì)極性的極對(duì)磁化,即北極或南極)這就是微型電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
微型電機(jī)的基本特性
微型電機(jī)應(yīng)用中需要考慮的一個(gè)重點(diǎn)是電機(jī)特性是否適合工作條件。
以下部分描述了微型電機(jī)應(yīng)用中要考慮的特性。
微型電機(jī)性能的兩個(gè)主要特征是:
動(dòng)態(tài)特性: 這些是微型電機(jī)的啟動(dòng)和旋轉(zhuǎn)特性,主要影響機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和循環(huán)時(shí)間。
靜態(tài)特性: 這些是與微型電機(jī)處于靜止模式時(shí)發(fā)生的角度變化有關(guān)的特性,影響機(jī)械的精度水平。
動(dòng)態(tài)特征
速度 - 扭矩特性上 顯示了從動(dòng)微型電機(jī)的速度和扭矩之間的關(guān)系。在選擇微型電機(jī)時(shí)總是提到這些特性。橫軸表示電動(dòng)機(jī)輸出軸的速度,縱軸表示扭矩。速度 - 轉(zhuǎn)矩特性由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器決定,并且受所使用的驅(qū)動(dòng)器類型的影響很大。
最大保持轉(zhuǎn)矩最大保持轉(zhuǎn)矩是微型電機(jī)在電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)供電(額定電流)時(shí)的最大保持功率(轉(zhuǎn)矩)。
拉出轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩可以是在給定速度輸出的最大轉(zhuǎn)矩。選擇電機(jī)時(shí),請(qǐng)確保所需的扭矩在此曲線內(nèi)。
最大啟動(dòng)頻率這是當(dāng)微型電機(jī)的摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載為0時(shí)電機(jī)可以立即啟動(dòng)或停止的最大脈沖速度(沒(méi)有加速/減速時(shí)間)。以超過(guò)脈沖速度驅(qū)動(dòng)電機(jī)這個(gè)速度需要逐漸加速或減速。當(dāng)向電動(dòng)機(jī)添加慣性負(fù)載時(shí),該頻率將降低。
最大響應(yīng)頻率當(dāng)微型電機(jī)的摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載為0時(shí),這是通過(guò)逐漸加速或減速操作電機(jī)的最大脈沖速度。
慣性負(fù)載 - 啟動(dòng)頻率特性 這些特性顯示負(fù)載慣量引起的啟動(dòng)頻率的變化。由于微型電機(jī)的轉(zhuǎn)子和負(fù)載具有自己的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,因此在瞬時(shí)啟動(dòng)和停止期間,電機(jī)軸上會(huì)出現(xiàn)滯后和前進(jìn)。這些值隨脈沖速度而變化,但電機(jī)不能跟隨脈沖速度超過(guò)某一點(diǎn),從而導(dǎo)致失誤。緊接在發(fā)生失誤之前的脈沖速度稱為起始頻率。
振動(dòng)特性
微型電機(jī)通過(guò)一系列微型運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。微型運(yùn)動(dòng)可以描述為一步響應(yīng),如下所示:
1.在靜止?fàn)顟B(tài)下向微型電機(jī)輸入單脈沖會(huì)使電機(jī)向下一個(gè)停止位置加速。
2.加速電機(jī)在停止位置旋轉(zhuǎn),超過(guò)一定角度,然后反向拉回。
3.在阻尼振蕩之后,電機(jī)在設(shè)定的停止位置停止。
低速振動(dòng)是由產(chǎn)生這種阻尼振蕩的階梯式運(yùn)動(dòng)引起的。振動(dòng)水平越低,電機(jī)旋轉(zhuǎn)越平滑。
靜態(tài)特性
角度 - 扭矩特性: 角度 - 扭矩特性表示當(dāng)電機(jī)在額定電流下勵(lì)磁時(shí),轉(zhuǎn)子的角位移與外部施加在電機(jī)軸上的扭矩之間的關(guān)系。
穩(wěn)定點(diǎn): 轉(zhuǎn)子停止的點(diǎn),定子齒和轉(zhuǎn)子齒完全對(duì)齊。這些點(diǎn)非常穩(wěn)定,如果不施加外力,轉(zhuǎn)子將始終停在那里。
不穩(wěn)定點(diǎn): 定子齒和轉(zhuǎn)子齒半度不對(duì)齊的點(diǎn)。即使在最輕微的外力作用下,這些點(diǎn)處的轉(zhuǎn)子也會(huì)向左或向右移動(dòng)到下一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)。
角度精度
在空載條件下,微型電機(jī)的角度精度在±3弧分(±0.05?)內(nèi)。由于定子和轉(zhuǎn)子的機(jī)械精度不同以及定子繞組的直流電阻的微小變化,產(chǎn)生了小的誤差。通常,微型電機(jī)的角度精度以停止位置精度表示。
停止位置精度: 停止位置精度是轉(zhuǎn)子理論停止位置與其實(shí)際停止位置之間的差值。將給定的轉(zhuǎn)子停止點(diǎn)作為起始點(diǎn),然后停止位置精度是對(duì)于完整旋轉(zhuǎn)的每個(gè)步驟所采取的測(cè)量組中的最大(+)值和最大( - )值之間的差。
停止位置精度在±3弧分(±0.05?)范圍內(nèi),但僅在無(wú)負(fù)載條件下。在實(shí)際應(yīng)用中,總是存在相同量的摩擦負(fù)載。在這種情況下的角度精度是由基于摩擦載荷的角度 - 扭矩特性引起的角位移產(chǎn)生的。如果摩擦載荷是恒定的,則單向操作的位移角將是恒定的。
然而,在雙向操作中,在往返行程中產(chǎn)生兩倍的位移角。當(dāng)需要高停止精度時(shí),始終按相同方向定位。