外部驅(qū)動式直線步進電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

直線步進電機可以直接做直線運動或直線往復運動，如果以旋轉(zhuǎn)電機作為動力源，轉(zhuǎn)變成直線運動，需要借助齒輪、凸輪結(jié)構(gòu)及皮帶或鋼絲等機構(gòu)。本文首先介紹了外部驅(qū)動式直線步進電機的結(jié)構(gòu)，其次介紹了外部驅(qū)動式直線步進電機的基本原理及工作原理，最后闡述了它的優(yōu)勢及應(yīng)用。

直線步進電機簡介

外部驅(qū)動式直線步進電機 （LE系列直線步進電機），絲桿與電機轉(zhuǎn)子集成為一體作為電機出軸。螺母在電機外部，并與驅(qū)動機構(gòu)聯(lián)接。當電機旋轉(zhuǎn)時，螺母沿著絲桿做直線運動。

外部驅(qū)動式直線步進電機的結(jié)構(gòu)

下圖所示為外部驅(qū)動式直線步進電機的基本結(jié)構(gòu)：

直線步進電機與旋轉(zhuǎn)電機比較，能直接直線運動，可以使機器小型化，使設(shè)計更簡潔。

外部驅(qū)動直線電機的基本原理

外部驅(qū)動式直線步進電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度，轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動一個角度并前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。

絲桿與電機轉(zhuǎn)子集成為一體作為電機出軸，在電機外部通過一個外部驅(qū)動螺母和螺桿相嚙合，采取某種方式防止螺桿螺母相對轉(zhuǎn)到，從而實現(xiàn)直線運動。這樣做的結(jié)果是大大簡化了設(shè)計，使得在許多應(yīng)用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機械聯(lián)動裝置的情況下直接使用外部驅(qū)動式直線步進電機進行精密的線性運動。

外部驅(qū)動式直線步進電機的優(yōu)勢

精密的外部驅(qū)動式直線步進電機，可以在某些場合替代氣缸，實現(xiàn)定位精確，速度可控，精度高等優(yōu)點。外部驅(qū)動式直線步進電機被廣泛應(yīng)用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領(lǐng)域。

? 高精度，重復定位精度可達±0.01mm

外部驅(qū)動式直線步進電機因傳動機構(gòu)簡單減少了插補滯后的問題，定位精度、重復精度、絕對精度，都會較“旋轉(zhuǎn)電機+絲杠”高，且容易實現(xiàn)。外部驅(qū)動式直線步進電機普通絲桿的重復定位精度可達±0.05mm，搭配滾珠絲桿重復定位精度可達±0.01mm。

? 高速度，最高可達300m/min

從速度上和加速度的對比上，外部驅(qū)動式直線步進電機具有相當大的優(yōu)勢，外部驅(qū)動式直線步進電機速度可達300m/min，加速度10g；滾珠絲杠速度為120m/min，加速度為1.5g。而且外部驅(qū)動式直線步進電機在成功解決發(fā)熱問題后速度還會進一步提高，而“旋轉(zhuǎn)伺服電機 & 滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。

? 高壽命，維護簡單

外部驅(qū)動式直線步進電機選用長壽命、重負載軸承設(shè)計來保證電機的有效使用壽命。螺母采購高分子塑料材料，自帶潤滑，易維護。