步进电机式电子膨胀阀工作及驱动原理-ZLin-2011-3-31_电子/电路_工程科技_专业资料。步进电机驱动式 电子膨胀阀 内容 ? ? 步进电机简介 步进电机的工作原理 ? ? ? ? 步进电机的基本构造 步进电机的类别 步进电机的静/动态指标及术语 步进电机驱动式电子膨胀阀的主要应

　　步进电机驱动式 电子膨胀阀 内容 ? ? 步进电机简介 步进电机的工作原理 ? ? ? ? 步进电机的基本构造 步进电机的类别 步进电机的静/动态指标及术语 步进电机驱动式电子膨胀阀的主要应用 步进电机简介 ? 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制元步进电机件。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于 脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当 步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按 设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它 的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确 定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 ? ? 步进电机基本工作原理 ? 例如电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子 绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使 得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的 矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。 每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输 出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正 比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制 脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进 电机的转动。 ? 步进电机的工作原理 ? 动作顺序：(1-1相) L1 L1…N极, 初始位置 L2…N极,L1 Off回转子顺时针 转90° L3…N極,L2 Off回转子顺时针 转90° L4…N極,…N极, 回复至初始位置 L2 N L3 基本参数-固有步距角 ? 固有步距角 即控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。 电机出时给出了一个步距角的值，如艾默生EX4-8系列 给出的值为1.8°（表示整步工作时为1.8°） 通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。 β=360°/（Z· m· K） β―步进电机的步距角； Z―转子齿数； m―步进电动机的相数； K―控制系数，是拍数与相数的比例系数 基本参数-相数 ? 步进电机的相数 电机内部的线圈组数，混合式步进电机通常用m表示；目前常用的有二相 、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角 也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为 0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。 注：在没有细分驱动器时，混合式步进电机OEM主要靠选择不同相数的步进 电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则 ‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分 数，就可以改变步距角。 基本参数-拍数 ? 步进电机的拍数 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数， 四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB ，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角 ：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。 θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转 子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（ 50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360 度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 基本参数-保持转矩 ? 保持转矩 步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。 它是步进电机重要的参数之一，通常步进电机在低速时 的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的 增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以 保持转矩就成为了衡量步进电机重要的参数之一。 比如，3N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保 持转矩为3N.m的步进电机。 基本参数 ? 步进电机的精度 步进电机在转动时，每个步距角的误差 一般为步距角的3~5%，且不会累积。 ?n = 理论步距角 ɑn = 实际电动机轴停止的位置 Δ ?n = 角度差 步进电机的激磁方式 （1-1相） 步进电机激磁方式 （2-2相） 步进电机的种类 ? ? ? ? ? 步进电机的分类: (A) 构造上分类 1) 可变磁阻型或反应型(VR型) (Variable Reluctance) 2) 永磁型(PM型) (Permanent Magnet) 3) 混合型(HB型) (Hybrid) ? ? ? (B) 驱动方式分类 1) 双极驱动型(Bipolar) 2) 单极驱动型(Unipolar) ? ? (C) 其它 1) 线性型 (Linear Stepper Motor) 基本构造 ? 可变磁阻型 （VR） 基本构造 ? 永磁型 （PM） Saginomia 电子膨胀阀 上顶盖 主弹簧 转子 转子 本体 弹簧 芯套 芯套支撑 弹簧垫圈 定位圈 阀体 螺纹套 锥针 基本构造 ? 混合型（HB） 艾默生EX4-8系列 导杆 接线柱 传动轴 流口(水珠形) 混合型，双极驱动步进电机 阀瓣(陶瓷) 单极驱动式 单极驱动式 双极驱动式 双极驱动式 静态特性 – 转矩(T)和角度(?) 动态特性 暂态特性 其他特性-电流/电压与温升的关系 其他特性-温升与转矩的关系 温升和转矩关系 45 40 35 转矩(g.cm) 30 25 20 15 10 5 脱出转矩 引入转矩 0 25 50 70 80 110 温升(C) 其他特性-振动和频率 共振区 步进电机的优缺点 优点 缺点 脉冲信号做开环控制，系统简 单 电机速度与脉冲信号成正比， 控制容易 稳定时间长 步进角度固定，应用弹性小 正反转启动，停止，混合式步进电机控制容易 角度误差不累积 低转速，高扭矩 存在失步和共振现象 难以运转到较高转速 无电刷，可靠性高，价格低 步进电机在制冷领域流体控制中的应用 ? ? ? 电子膨胀阀 热气旁通阀 喷液阀 ? ? ? 冷凝压力调节阀 曲轴箱压力调节阀 蒸发压力调节阀 电子膨胀阀 – 热泵系统 2 EC3-X33 1 喷液阀 4-20mA/0-10V 2 1 T 3 TC 热气旁通阀 2 3 5 4-20mA/0-10V 1 T TC 4 冷凝压力调节阀 P 2 1 3 4-20mA/0-10V TC 蒸发压力调节阀 曲轴箱压力调节阀
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