從步進(jìn)電機(jī)的角度來說,需要滿足一些公差標(biāo)準(zhǔn),包括機(jī)械公差和電氣公差。相繞組電感的不均衡是重要因素,其他一些原因包括極靴、轉(zhuǎn)子的不對(duì)準(zhǔn),定轉(zhuǎn)子間氣隙的不均勻,定轉(zhuǎn)子齒槽關(guān)系,以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。達(dá)到并持續(xù)控制這些參數(shù)并不是非常困難的事。 我們知道,電機(jī)定子繞組的電感量正比于繞組匝數(shù)的平方,只要采用恰當(dāng)?shù)睦@制工藝就能保證相電感間的一致性。很多步進(jìn)電機(jī)制造商已經(jīng)使用自動(dòng)繞線設(shè)備來保證這種一致性。當(dāng)然,轉(zhuǎn)子磁性材料也應(yīng)具備良好的一致性從而保證電機(jī)各相電感的一致。其他一些規(guī)格指標(biāo)則與機(jī)械有關(guān)。只要制造商使用可靠的、高品質(zhì)的部件及優(yōu)良的工藝控制來保證定轉(zhuǎn)子均勻的磨削量,就能獲得滿意的精度。正如Lin Engineering 公司的Belal Azim所說,由于保證了兩相雙極性步進(jìn)電機(jī)相電感間的誤差在±5%以內(nèi),因此0.9度的步進(jìn)電機(jī)在使用64微步驅(qū)動(dòng)模式下,定位誤差可以達(dá)到±1.5弧分,包括精確性和準(zhǔn)確性。滿足了以上條件,步進(jìn)電機(jī)就可以完全達(dá)到指標(biāo)要求(2相步進(jìn)電機(jī)基本步進(jìn)角圍1.8°、5相步進(jìn)電機(jī)基本步進(jìn)角為0.72°)
剩下的任務(wù)就是讓驅(qū)動(dòng)器/控制器告訴步進(jìn)電機(jī)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)到哪兒和如何運(yùn)動(dòng),而且不能由于驅(qū)動(dòng)器自身精度不高而降低了電機(jī)的精度。一個(gè)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器通過給電機(jī)繞組提供特定的激磁電流,告訴電機(jī)需要運(yùn)行多少個(gè)微步。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行在整步模式時(shí),精度最高,因?yàn)閯偤门c電機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)相吻合。此時(shí)定轉(zhuǎn)子齒正好完全對(duì)齊,且繞組中流過的電流最大。隨著細(xì)分?jǐn)?shù)的增加,步矩角相應(yīng)減小,此時(shí)越來越難以保證定位的準(zhǔn)確了。 每臺(tái)步進(jìn)電機(jī)都有自己特定的性能指標(biāo),很多指標(biāo)都是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求設(shè)計(jì)的。為低速使用設(shè)計(jì)的電機(jī)往往電感量比較大,反之為高速設(shè)計(jì)電機(jī)的電感量比較小。為了滿足不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)工程師需要調(diào)整線圈中繞組的設(shè)計(jì),以滿足和速度、轉(zhuǎn)矩、電流、電阻以及電感相關(guān)的數(shù)學(xué)公式。因此,同一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器匹配不同電機(jī)時(shí)呈現(xiàn)出不同的運(yùn)行性能,同樣,一臺(tái)電機(jī)匹配不同的驅(qū)動(dòng)器時(shí)轉(zhuǎn)矩特性也不同。
典型的細(xì)分模式包括2、4、8、16、32、64、128及256微步,還有一些特殊運(yùn)用案例如分度儀等需要行走0。01度時(shí)則需選用如日本`OWELL公司所提供3,6,12細(xì)分的產(chǎn)品;提高細(xì)分?jǐn)?shù)也就相應(yīng)提高了單步精度(將整步按細(xì)分?jǐn)?shù)等分來提高精度)。。例如,一臺(tái)0.9度的步進(jìn)電機(jī)如果用64細(xì)分的驅(qū)動(dòng)模式,步矩角可以達(dá)到0.014度。當(dāng)然,驅(qū)動(dòng)器也必須按照細(xì)分規(guī)律提供給電機(jī)精確的電流值。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)里匹配步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的5個(gè)簡(jiǎn)單步驟: 1. 選擇合適的電機(jī)(基于對(duì)速度和轉(zhuǎn)矩的要求)。 2. 確認(rèn)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)中各相電感之間誤差在±5%以內(nèi)。 3. 選擇合適的驅(qū)動(dòng)器。如果可能的話,獲得驅(qū)動(dòng)器輸出的電流波形圖。 4. 確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器上有提高運(yùn)行平穩(wěn)性的功能或者選項(xiàng),如調(diào)節(jié)續(xù)流阻尼深度 (慢速或者快速電流衰減)或可調(diào)整電流波形的電位器。 5. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)器特性匹配電機(jī)電感量。通常說來,高電感量電機(jī)低速性能較好,但是需要驅(qū)動(dòng)器具備高電流阻尼(快速續(xù)流),能讓電流在續(xù)流期間快速下降。阻尼有助于電感的快速放電。低電感量電機(jī)高速性能好,如果驅(qū)動(dòng)器能提供較低的電流阻尼(慢速續(xù)流),那么這些電機(jī)將呈現(xiàn)出良好的工作特性,因?yàn)樗麄冊(cè)陔姼心芰啃狗胚^程中無需特別的阻尼幫助。對(duì)于一些電感量中等的電機(jī)來說,可以選擇具備混合續(xù)流能力的驅(qū)動(dòng)器。
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