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步进电机细分步进驱动

2021-09-22 05:19分类:电动机 阅读:

 

细分化步进电机推动有时候也被称作轴体推动,近期已统一为细分化步进电机推动。细分化步进电机推动是将全步进电机推动时的横距角各相的电流量以由上向下n步慢慢提升,使吸引住电机转子的力渐渐地更改,每一次电机转子在该力的平衡点静止不动,全横距角作n个细分化,可使电机转子运作实际效果光洁,因而,在低速档运行时,此方法可觉得是减少震动的合理方式之一。

下面的图表明两相式伺服电机的4细分化微步进电机的各相电压波型的设计概念。各相电流的最高值相同,相位差误差90°。此电流量的尺寸并不是务必平等提升,一般其均值曲线图会变为正弦波形。

4细分化微步进电机的电流量波型

更改此电流的方式与前文所显示原理图的恒电流量斩波器一部分同样,事先操纵輸出电源电路,明确电流量波型。图中所显示为提供2相式伺服电机细分化电流量,下面的图为电机转子细分化步进电机的状况。

4细分化步进电机的电机转子步进电机

图中中,1为前文第一张图的A相电压最高值时的情况;2为A相电压由1段的最高值电流量降低变成3/4环节的电流量,与此同时B相的电流量从零开始提升到1/4的最高值电流量的全过程;3为A相电压由最高值电流量降低到1/2最高值, B相的电流量升高到最高值的1/2,两电流量相同的情况;4为A相电压由再次 降低成1/4最高值,B相电压升高到3/4最高值的情况;5为A相电压由最高值时电流量降低变为零,B相的电流量提升变为最高值时情况。电机定子的各相励磁电流电流量尺寸与相对性应电机转子步进电机状况如文中第一图所显示。

这时,简化图,A相B相的节径θ0作横距角,电机转子每一次电流量各转变 一次,每步进电机θ0/4,即已经知道横距角的四分之一。一般应用这类细分化方式,能够使电流量波型可以贴近正弦波形。这里提升细分化步级的细份量,电流量能类似正弦波形,转动转距也可以获得正弦波形转变 。

2相伺服电机的交链磁通量与电流量实体模型如下图所显示。

2相伺服电机的交链磁通量与电流量实体模型

电流量以角速度ω表明,A对比B相超前的(π/2),电流公式以下所显示:

iA=Icosωt

iB=Isinωt

励磁电流磁通量在A各相B交叉链一部分,考虑到相位差相距π/2,依据图中变为下式:

ΦA=Φcosθ

ΦB=Φsinθ

设A相转距为TA,B相转距为TB,2相微步进电机推动时的生成转距为T2,考虑到非常简单实体模型,令式(T1=NNrI(dΦ/dθ))中的N=1,Nr=l,则转矩公式以下所显示:

转矩公式

电机转子与电机定子的旋转电磁场同歩,以负荷角δ(至始文《PM型电机转矩的产生及负载角》及文《HB型电机的转矩与负载关系》的图中δ)旋转,下式创立:

θ=ωt-δ

将上式3带入式1、式2,及θ=ωt-δ都得下式:

转矩公式

即T2为含ω的项消除,δ取一定值,能获得类似正弦波形的转距。上式(T2=IΦsinδ)表明前文《PM型电机转矩的产生及负载角》及文《HB型电机的转矩与负载关系》的图中转距,如提升负荷,δ也提升,至π/2时为其最高值。

之上细分化步进电机推动方法是减少震动极其合理的方式。这时,电磁铁所造成的磁通量遍布假设为正弦波形。HB型伺服电机的电机转子在dq轴方位分离出来成2个磁通量,而且磁场上面有许多的齿,非常容易造成高次谐波,因而,除式T2=IΦsinδ所显示的值外,还带有别的頻率成份的电磁场。

如上所述的细分化步进电机推动,减少震动的关键点以下:

第一、细分化步进电机越发在低速档运作时实际效果越好。2相横距角0.9°(电机定子主极少数16)的伺服电机转速比约150rpm之上,其降低震动量的实际效果也不显著。如脉冲信号頻率太快,对细分化步进电机波型而言,因为不可以获得期待的电流量波型,会使电动机追踪精密度下降。

第二、细分化步进电机的细成绩与减少震动实际效果:理论上细成绩越多,减少震动的实际效果越显著,但具体到8细分化时实际效果转变 并不算太大。比如8细分化与16细分化之上不容易有实际效果的区别(即没什么实际效果转变 )。下面的图表明两相HB型16主极的0.9°伺服电机细成绩与速率起伏的图象;

细分化步进电机数与角速度的转变

下面的图表明更改细成绩与电机转子速率转变 状况,电动机一样为两相HB型16主极的0.9° 伺服电机。二者皆为2相励磁电流,1-2相励磁电流,4细分化时沒有见到大的区别。由图中能够看得出,转速在150rpm之上时,横距夹角0.9°的电动机尽管励磁电流方法产生变化,但速率转变 区别并不大。

细成绩与电机转子速率更改时的角速度转变

下面的图表明三相HB型横距角3.75°时的全横距角,2细分化、4细分化、8细分化时的电流量波型和电动机转动角的波型。能够看得出,电流量波型8细分化时贴近正弦波形。细分化步进电机的细成绩是决策光耦电路的复杂性和成本费的缘故之一,应当依据应用目地和转速比来有效采用不一样的光耦电路。

不一样细成绩的电流量波型和电动机转动角的关联

第三、细分化的视角尽管能精准定位,但其精密度不高,因而精准定位操纵时,用细分化的2相或1相导通方法来精准定位。

第四、同样状况下,细分化步进电机时的各步(step)暂态过程特点因包括1相励磁电流或2相励磁电流等运行状态,故衔接全过程并不一样。此类状况如下图所显示。

4细分化微步进电机的暂态过程特点

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