在液壓和電動(dòng)部件之間的所有類比中，可能沒有一個(gè)比步進(jìn)電機(jī)更相似。


對鎂鐵磚粉末成型四柱壓力機(jī)液壓步進(jìn)電機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)搜索將在該主題上產(chǎn)生至少一項(xiàng)專利。其中解釋的原理很簡單，并且當(dāng)按照其最一般的概念進(jìn)行時(shí)，可以幫助理解交流電動(dòng)機(jī)和用于推動(dòng)磁化轉(zhuǎn)子（同步電動(dòng)機(jī)）或反電場的旋轉(zhuǎn)場，感應(yīng)電流引入感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。

液壓步進(jìn)電機(jī)的原理如圖1所示。它始于電動(dòng)機(jī)的固定體，它安裝（在這種情況下）可以接收緊密配合活塞的孔。還示出了基本旋轉(zhuǎn)組件，即軸，在該軸上固定有非同心但完全圓形的凸輪。


然后將活塞加到孔中（圖2）?；钊麑R，使其中心線與軸的旋轉(zhuǎn)中心重合。在圖中所示的位置，鍵槽將用作索引指針。這將被稱為輸出軸的12點(diǎn)鐘位置。

必須按特定順序?qū)钊┘訅毫Γ允罐D(zhuǎn)子進(jìn)入其12點(diǎn)位置并保持它。必須對P1施加壓力。在圖3中，P1活塞的加壓是通過將閥V1切換到其所示的接通狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。請注意，其他三個(gè)閥門都顯示在各自的釋放位置，這些位置將各自的活塞腔排放到油箱。


步進(jìn)電機(jī)操作
該機(jī)器可以作為泵或馬達(dá)運(yùn)行。但是，對于配置的閥門，將在其電機(jī)模式中進(jìn)行說明。它應(yīng)作為步進(jìn)電機(jī)專門操作。事實(shí)上，如果有一個(gè)正式的名稱，它可能是“兩相，徑向活塞，固定排量，液壓步進(jìn)電機(jī)。”當(dāng)活塞依次用各自的閥門加壓時(shí)，旋轉(zhuǎn)組將轉(zhuǎn)90°度。每個(gè)加壓循環(huán)。圖4設(shè)置了從P1供電到P2供電的過渡。


以下是鎂鐵磚粉末成型四柱壓力機(jī)可視化液壓步進(jìn)電機(jī)中扭矩產(chǎn)生的設(shè)置條件：首先，假設(shè)軸處于12點(diǎn)鐘位置，V1開始非常快速地從P1供電，同時(shí)V2就像突然轉(zhuǎn)移到電源P2一樣，如圖所示。閥門移動(dòng)發(fā)生得如此之快，以至于軸還沒有機(jī)會(huì)移動(dòng)。

隨后，在液壓施加到活塞P2上并且在活塞P1中釋放壓力的情況下，活塞P2產(chǎn)生與活塞面積乘以壓力的力。由于活塞P2的前端輥之間的低摩擦力，該力只能在垂直于輥和非同心凸輪外表面之間的切線的方向上傳遞。結(jié)果是作用在長度為BC的扭矩臂上的扭矩，這使得凸輪和軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

但是軸旋轉(zhuǎn)多遠(yuǎn)？它將僅旋轉(zhuǎn)90度，直到鍵槽位于9點(diǎn)鐘位置（圖中未顯示）。然而，應(yīng)該很容易看出，在9點(diǎn)鐘位置，凈活塞力直接通過軸中心線，因?yàn)闈L子到凸輪接觸的點(diǎn)垂直于P2中心線。不會(huì)產(chǎn)生扭矩，轉(zhuǎn)子將停在9點(diǎn)鐘位置。通過以適當(dāng)?shù)捻樞蛞淮我苿?dòng)一個(gè)閥門，可以使軸一次移動(dòng)1/4圈（圖5 和18）。

電機(jī)類型互相鏡像


這種鎂鐵磚粉末成型四柱壓力機(jī)液壓步進(jìn)電機(jī)完全類似于電動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，圖7，其步驟包括同時(shí)激勵(lì)相鄰的定子線圈。結(jié)果是能夠在12,9,6和3點(diǎn)鐘位置之間實(shí)現(xiàn)中間軸位置。使用液壓步進(jìn)電機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)同樣的目的。實(shí)際上，如果P1到P3差壓是余弦函數(shù)而P2到P4壓力是正弦函數(shù)，則電機(jī)將以正弦和余弦函數(shù)的頻率旋轉(zhuǎn)。


從用戶的角度來看，步進(jìn)電機(jī)的使用有一個(gè)簡單的前提：我們希望發(fā)送一系列電子脈沖，并使每個(gè)脈沖產(chǎn)生輸出軸的特定角位置變化。例如，我們可能想要一個(gè)由例如52個(gè)脈沖組成的脈沖序列，以使軸角度精確地改變52度。用戶友好系統(tǒng)背后的基本思想如圖8所示。精確的增量分配要求精確控制和協(xié)調(diào)活塞壓力。

在這個(gè)例子中，步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的分辨率為1度。每個(gè)輸入脈沖。然后，通過導(dǎo)螺桿，齒條和小齒輪或其他旋轉(zhuǎn) - 線性轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)線性位置，而無需閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。當(dāng)控制器由圖1和2中建議的簡單開關(guān)閥系統(tǒng)組成時(shí)。在圖3至18中，系統(tǒng)的分辨率是90-deg./pulse（閥門移位操作，一次一個(gè)）。需要更復(fù)雜的電子控制方法，允許所謂的微步進(jìn)。

鎂鐵磚粉末成型四柱壓力機(jī)液壓步進(jìn)電機(jī)的微步進(jìn)
微步進(jìn)是一種控制方法，它利用了同時(shí)向多于一個(gè)活塞施加壓力的能力，允許大量的中間步驟。前面的圖表顯示了一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)，它有四個(gè)活塞，每個(gè)活塞移動(dòng)90度。來自鄰居。

8.從用戶的角度來看，基本的步進(jìn)電機(jī)控制器是一系列電子脈沖將產(chǎn)生精確和可預(yù)測的軸位置。
如前所述，每個(gè)活塞的單獨(dú)激勵(lì)分別導(dǎo)致90度的倍數(shù)的角運(yùn)動(dòng)。因此，原始步長（其分辨率）為90度。每個(gè)閥門移位事件。然而，還解釋了如果兩個(gè)活塞同時(shí)加壓則可以獲得中間位置。如果兩個(gè)壓力相等，則可以是10：30,7：30,4：30和1:30的中間19個(gè)位置。在不同的壓力下，其他中間位置是否可能？非也！

液壓步進(jìn)電機(jī)的簡單幾何形狀，主要由非同心但圓形的轉(zhuǎn)子凸輪和90度。活塞位移，適用于正弦波和余弦波激勵(lì)，以實(shí)現(xiàn)微步進(jìn)以及可選的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如同傳統(tǒng)電機(jī)一樣?；舅枷肴鐖D9所示。


通過以余弦波的形式控制P1至P3壓力并將P2至P4壓力控制為正弦波，存在實(shí)現(xiàn)任何期望的最終停止點(diǎn)的可能性。兩個(gè)波形及其數(shù)字等效物如圖10所示。

脈沖串Interprete [R
為了實(shí)現(xiàn)微步進(jìn)，必須擴(kuò)展圖8中的簡化控制器，以便仔細(xì)查看“步進(jìn)電機(jī)控制器”框內(nèi)的內(nèi)容。其中一些細(xì)節(jié)如圖9所示。

在這里，可以看到有一個(gè)“脈沖序列解釋器”電子功能。這實(shí)際上是一個(gè)具有數(shù)學(xué)功能的數(shù)字控制器（控制計(jì)算機(jī)） - 它可以接受和處理脈沖序列，并生成控制兩個(gè)差分輸出壓力所需的正弦和余弦信號(hào)，這兩個(gè)差分輸出壓力轉(zhuǎn)到P1到P3和P2分別為-P4活塞對。該脈沖序列解釋器功能還跟蹤通過輸入脈沖序列接收的脈沖的凈數(shù)量; 這讓控制器“知道”軸的位置。

在圖10中，余弦和正弦波以其“理想形式”顯示為黑色波形。在數(shù)字系統(tǒng)中，一切都是按步驟或以有限的增量完成的（這些以紅色顯示）。它產(chǎn)生的波浪形狀是階梯式的，通過非?？焖伲ù怪保┑淖兓瘜⑼Ａ羲竭B接在一起。這是數(shù)字世界的現(xiàn)實(shí)，實(shí)際上是微步控制系統(tǒng)和電機(jī)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

該脈沖串解釋器還接收第二輸入，標(biāo)記的方向位在圖9中方向位為單行輸入要么是邏輯1或邏輯0，它告訴解釋器軸旋轉(zhuǎn)的方向通過控制活塞壓力變化的順序。

這種需求最好見于圖4.如圖所示，軸的旋轉(zhuǎn)將是逆時(shí)針的。對于持續(xù)的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，閥門順序?yàn)閂2，V3，V4，V1，V2等。但是，如果順序反轉(zhuǎn)為V4，V3，V2，V1，V4等，則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。無論壓力是圖4的簡單情況還是圖4和16的更復(fù)雜的微步進(jìn)控制，這種定向協(xié)議都是必要的。20和21。

正弦和余弦壓力控制器
圖9中的正弦和余弦壓力控制器接收來自脈沖序列解釋器的數(shù)字化正弦和余弦信號(hào)（圖10中的紅色波形）并產(chǎn)生比例差壓。它們可能包括由PID伺服放大器驅(qū)動(dòng)的伺服閥，在閉環(huán)配置下運(yùn)行，壓差由壓差傳感器測量。

該方法確保兩個(gè)差壓遵循它們各自的階梯命令，并且基本上為零穩(wěn)態(tài)誤差。準(zhǔn)確控制兩個(gè)壓力對于精確的微步進(jìn)是絕對必要的。

圖10中的停留間隔在角度和時(shí)間上都是稍微任意的間隔。就時(shí)間而言，它基本上是脈沖序列中連續(xù)脈沖之間的時(shí)間。早些時(shí)候，討論了1度/脈沖的步進(jìn)分辨率。在圖10中，分辨率更高 - 實(shí)際上，它是22½度。繪圖是用16個(gè)步驟完成的，因?yàn)?60個(gè)步驟在這么小的數(shù)字上是不可見的。所以，360度/ 16 =22½度。

當(dāng)輸入脈沖序列繼續(xù)時(shí)，兩個(gè)壓力沿著圖10的紅色軌跡上升。同時(shí)，軸與壓力同步地行進(jìn)，條件是步驟不會(huì)太快到達(dá)。如果超過發(fā)送脈沖的某個(gè)最大速率，軸將落在脈沖序列后面，導(dǎo)致輸出位置出錯(cuò)。


除非發(fā)生這種可能性，當(dāng)脈沖列停止時(shí)，軸停止，并處于正確的位置。當(dāng)脈沖停止時(shí)，壓力停止變化，軸保持在最新位置。當(dāng)脈沖停止到達(dá)時(shí)，壓力不會(huì)變?yōu)榱?。相反，它們通過加壓活塞的恢復(fù)扭矩保持在與圖10的階梯波形相當(dāng)?shù)哪切┲怠?

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