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步进电机的应用发展趋势
发布日期:2012-02-06     步进电机网

  步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。可是在人类社会进入自动化时代的今天,传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。为适应这些要求,发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统,其中较有自己特点,且应用十分广泛的一类便是步进电动机。

  步进电动机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后,使其设备的性能提高,很快地促进了步进电动机的发展。另一方面,微型计算机和数字控制技术的发展,又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域,如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。

  任何一种产品成熟的过程,基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。现在,步进电动机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式和爪极结构的永磁式三类。爪极电机价格便宜,性能指标不高,混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机,由于混合式步进电动机具有控制功率小,运行平稳性较好而逐步处于主导地位。最典型的产品是二相8极50齿的电动机,步距角1.8°/0.9°(全步/半步); 还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机,五相电动机主要用于运行性能较高的场合。到目前,工业发达国家的磁阻式步进电动机已极少见。

  步进电动机最大的生产国是日本,如日本伺服公司、东方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司等,特别是日本东方公司,无论是电动机性能和外观质量,还是生产手段,都堪称是世界上最好的。现在日本步进电动机年产量(含国外独资公司)近2亿台。
  另外的结论是HB型电动机更适合于低速大转矩用途;RM型适用于平稳运行以及转速大于1000r/min的用途;而PM型成本低,在低转速时的振动和高转速时的大转矩方面,三相PM型电动机比两相电动机的性能要好。

  因此,当前最有发展前景的当属混合式步进电动机,而混合式电动机又向以下四个方向发展:
发展趋势之一,是继续沿着小型化的方向发展。随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化,要求与之配套的电动机也必须越来越小,在57、42机座号的电动机应用了多年后,现在其机座号向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近还研制出外径仅10mm的步进电动机。

  发展趋势之二,是改圆形电动机为方形电动机。由于电动机采用方型结构,使得转子有可能设计得比圆形大,因而其力矩体积比将大为提高。同样机座号的电动机,方形的力矩比圆形的将提高30%~40%。

  发展趋势之三,对电动机进行综合设计。即把转子位置传感器,减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起,这样使其能方便地组成一个闭环系统,因而具有更加优越的控制性能。

  发展趋势之四,向三相步进电机方向发展。目前广泛应用的二相和四相电动机,其振动和噪声较大,而三相步进电机具有明显的优势性,而价格和二四相步进电机相当。

      发展趋势之五,向多元化方向发展。为满足多元化的市场需求而研发出新型步进电机使得步进电机的应用范围更广泛,应用更简便。以上海运控公司为代表,自2004年开发出正齿轮减速偏心轴步进电机后,又陆续开发出斜齿轮减速步进电机,精密行星减速步进电机、标准行星减速步进电机、普通行星减速步进电机,2007年又开发出直线步进电机、防水步进电机、配刹车的步进电机,2009年又推出配编码器的步进电机,2012年即将推出防爆步进电机。

      发展趋势之六,向低价格高品质方向发展。2003年以前步进电机价格相对较高,于是步进电机企业纷纷分家,众多步进电机厂家如雨后春笋般成立,其中一些厂商为争取客户,不惜降低品质,压低价格,导致2005年到2009年期间步进电机市场平均品质下降。经过市场经济几年来的的优胜劣汰,和用户对步进电机品质的认识,使得上海运控等高品质的步进电机和驱动器厂商得到市场的高度认可。随着高品质步进电机及驱动器的大规模标准化生产以降低生产成本,未来的若干年内高品质步进电机及驱动器会持续占领主导地位。

 
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