本文主要是關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)介紹，并著重對(duì)步進(jìn)電機(jī)軸承過熱的原因進(jìn)行了詳盡的闡述。

步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)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(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。二十世紀(jì)初，在電話自動(dòng)交換機(jī)中廣泛使用了步進(jìn)電機(jī)。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。 ［1］

步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于其它控制用途電機(jī)的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(hào)電脈沖信號(hào)并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)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(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。 ［1］

我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)在二十世紀(jì)七十年代初開始起步，七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段，新品種和高性能電機(jī)不斷開發(fā)，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)及發(fā)展概況

作為一種控制用的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在微電子技術(shù)，特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前，控制器脈沖信號(hào)發(fā)生器完全由硬件實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。這就使得需要針對(duì)不同的電機(jī)開發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)器，開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。 ［1］

由于步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，具有很好的數(shù)據(jù)控制特性，因此，計(jì)算機(jī)成為步進(jìn)電機(jī)的理想驅(qū)動(dòng)源，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟硬件結(jié)合的控制方式成為了主流，即通過程序產(chǎn)生控制脈沖，驅(qū)動(dòng)硬件電路。單片機(jī)通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出了電機(jī)的潛力。因此，用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨。 ［1］

主要分類

步進(jìn)電機(jī)從其結(jié)構(gòu)形式上可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（Variable Reluctance，VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)Permanent Magnet，PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（Hybrid Stepping，HS）、單相步進(jìn)電機(jī)、平面步進(jìn)電機(jī)等多種類型，在我國(guó)所采用的步進(jìn)電機(jī)中以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)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(shí)際應(yīng)用中一般歸類于開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。 ［1］

反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá)1.2°、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。

永磁式：永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）。

混合式：混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。

按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，約占97%以上的市場(chǎng)份額，其原因是性價(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步距角為1.8°/步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步距角減少為0.9°，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá)256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。

電機(jī)軸承

電機(jī)軸承又名電動(dòng)機(jī)軸承或者馬達(dá)軸承，是專門應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)或者馬達(dá)上的一種專用軸承。電機(jī)使用的軸承是一個(gè)支撐軸的零件，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的部件，軸承的概念很寬泛。電機(jī)常用的軸承有四種類型，即滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、關(guān)節(jié)軸承和含油軸承。最常見的電機(jī)軸承是滾動(dòng)軸承，即有滾動(dòng)體的軸承?；瑒?dòng)軸承泛指沒有滾動(dòng)體的軸承，即作滑行運(yùn)動(dòng)的軸承，其中還有些軸承為 Boundary Lubricants.

代號(hào)構(gòu)成

前置代號(hào)—表示軸承的分部件。

基本代號(hào)—表示軸承的類型與尺寸等主要特征。

后置代號(hào)—表示軸承的精度與材料的特征。

工作原理

電機(jī)軸承利用光滑的金屬滾珠或滾柱以及潤(rùn)滑的內(nèi)圈和外圈金屬面來減小摩擦。這些滾珠或滾柱“承載”著負(fù)載，支撐著電機(jī)主軸，使電機(jī)（轉(zhuǎn)子）可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

軸承類型

中小型電機(jī)多數(shù)采用滾動(dòng)軸承。大中型號(hào)電機(jī)也采用滾動(dòng)軸承。小型電機(jī)兩端軸承

采用滾珠軸承（深溝球軸承）。中型電機(jī)在負(fù)載端采用滾柱軸承（一般用于高負(fù)載工況），非負(fù)載端采用滾珠軸承（但也有相反情況，如1050kW電機(jī)）。滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，但也有用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的。

安裝

電機(jī)軸承安裝的好壞與否，將直接影響到軸承的精度、壽命和性能。因此，請(qǐng)充分研究軸承的安裝，即請(qǐng)按照包含如下項(xiàng)目在內(nèi)的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承安裝。

●、清洗軸承及相關(guān)零件，（對(duì)已經(jīng)脂潤(rùn)滑的軸承及雙側(cè)具油封或防塵蓋，密封圈軸承安裝前則無需清洗。）

●、檢查相關(guān)零件的尺寸及精加工情況

●、安裝方法

軸承的安裝應(yīng)根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)，尺寸大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定，壓力應(yīng)直接加在緊配合得套圈端面上，不得通過滾動(dòng)體傳遞壓力，軸承安裝一般采用如下方法：

a. 壓入配合

軸承內(nèi)圈與軸使緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時(shí)，可用壓力機(jī)將軸承先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時(shí)在軸承內(nèi)圈端面上，墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼）。

軸承外圈與軸承座孔緊配合，內(nèi)圈與軸為較松配合時(shí)，可將軸承先壓入軸承座孔內(nèi)，這時(shí)裝配套管的外徑應(yīng)略小于座孔的直徑。

如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時(shí)，安裝室內(nèi)圈和外圈要同時(shí)壓入軸和座孔，裝配套管的結(jié)構(gòu)應(yīng)能同時(shí)押緊軸承內(nèi)圈和外圈的端面。

b.加熱配合

通過加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過盈量較大的軸承的安裝，熱裝前把軸承或可分離型軸承的套圈放入油箱中均勻加熱80-100℃，然后從油中取出盡快裝到軸上，為防止冷卻后內(nèi)圈端面和軸肩貼合不緊，軸承冷卻后可以再進(jìn)行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座緊配合時(shí)，采用加熱軸承座的熱裝方法，可以避免配合面受到擦傷。

用油箱加熱軸承時(shí)，在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)柵，或者用鉤子吊著軸承，軸承不能放到箱底上，以防沉雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)或不均勻的加熱，油箱中必須有溫度計(jì)，嚴(yán)格控制油溫不得超過100℃，以防止發(fā)生回火效應(yīng)，使套圈的硬度降低。

安裝步驟

（1）軸承用煤油洗凈，壓入軸承座，向軸承外圈的滾柱處填充殼牌三號(hào)鋰基脂至三分之二滿，用凈手涂抹均勻，裝上軸承壓蓋，用加涂螺栓防松膠的緊固螺栓壓緊軸承壓蓋；

（2）軸承為內(nèi)外套可分離的圓柱滾子軸承，應(yīng)將軸承內(nèi)套裝于轉(zhuǎn)軸上并到位；

（3）將軸承座裝于機(jī)殼上，如有潤(rùn)滑脂注油孔，必須對(duì)準(zhǔn)位置。用加涂螺栓防松膠的緊固螺栓壓緊軸承座；

（4）內(nèi)外偏心塊裝于轉(zhuǎn)軸上并到位，有軸鍵者應(yīng)將軸鍵裝入鍵槽內(nèi)再裝外偏心塊，將軸用擋圈裝于轉(zhuǎn)軸上；

（5）緊固定偏心塊緊固螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)偏心塊，使其到達(dá)卸下前的角度位置并擰緊其緊固螺栓。以上組裝完成后，轉(zhuǎn)軸應(yīng)有一定的軸向串動(dòng)；

（6）上振動(dòng)電機(jī)兩端的防護(hù)罩，用螺釘緊固。

步進(jìn)電機(jī)軸承過熱的原因有哪些

1、步進(jìn)電機(jī)本身：

（1）軸承內(nèi)外圈配合過緊;

（2）零部件形位公差有問題，如機(jī)座、端蓋、軸等零件同軸度不好;

（3）軸承選用不當(dāng);

（4）軸承潤(rùn)滑不良或軸承清洗不凈，潤(rùn)滑脂內(nèi)有雜物;

（5）軸電流。

2、使用方面：

（1）機(jī)組安裝不當(dāng)，如步進(jìn)電機(jī)軸和所拖動(dòng)的裝置的軸同軸度一合要求;

（2）皮帶輪拉動(dòng)過緊;

（3）軸承維護(hù)不好。。.

結(jié)語

關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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