傳統步進電機驅動存在的缺點是什么,新型步進電機驅動方案
在傳統的步進電機驅動方案中,電機穩定在力分布的“底部”。此時產生的凈旋轉電機扭矩為零,因為電機處于平衡點。這解釋了為什么可以在沒有編碼器或伺服回路的步進電機中保持位置。為了產生運動,控制器通過外部線圈連接改變定子相位來向前或向后移動這個谷。電機轉子向前或向后“落下”,作為響應將其自身保持在力谷的底部。想象一個球沉到槽底。
傳統步進電機驅動的缺點:
1.不確定的準確性。固定轉子的實際位置是內部平衡恢復力與轉子上可能存在的任何外力之和。因此,在給定的應用程序或給定的負載中,確切的實際剖面路徑將在小范圍內變化。
2.中程不穩定?;氐角虻谋扔?,當相位角突然改變時,轉子將前進,但往往會圍繞平衡點旋轉,并最終穩定在新的相位角中。通常這種發生非常迅速的穩定過程不是大問題,但是當自然振鈴頻率等于命令的步進速率時,可能會發生稱為中間范圍不穩定性的現象,這可能導致特定操作下可用扭矩的急劇減少速度。
3.丟失的步驟。足夠大的外力可以推動轉子遠離其平衡位置,一直向上并越過力分布曲線并進入下一個谷底。這種現象稱為失步,一旦開始通常是失控效應,這意味著轉子越來越落后于指令曲線,最終停止。
4.余熱。為了解決失步現象,電機在足以處理最壞情況運動曲線的扭矩水平下運行。這意味著在所有其他時間,編程的扭矩都高于實際需要,從而產生過多的熱量。
5.噪音。由于某些原因,步進電機在運動過程中會產生噪音。如果使用整步或半步驅動方案,這些線圈驅動信號的方形邊緣會在轉子中激發共振(讀出該噪聲)。另一個原因是每次機械旋轉的大量電周期。僅僅向前或向后移動轉子就需要控制器不斷地為每個相位上下循環指令電壓,這會在線圈中產生噪音,從而在電機中產生噪音。
6.振動。上面列出的所有噪音因素也會產生振動。但特別是對于微步進驅動器,存在可能產生很小的噪音但會產生相當大的振動的現象。由于定子/轉子齒的幾何形狀(所有步進電機的一個特征)和由此產生的B場的特性,驅動信號與平移運動的關系從來都不是完美的。換句話說,命令位置和實際測量位置的繪圖不是一條精確的直線。這種現象導致運動過程中有節奏的振動。
7.低最高速度。為了準確定位,步進電機僅移動少量以對應線圈命令波形的前進。標準的1.8度步進電機每次機械旋轉需要50個完整的電周期。相比之下,四極無刷直流電機每次機械旋轉僅需要兩個電周期。電機線圈電感限制了相位變化的速度,因此步進電機的最大速度往往比無刷直流電機低得多。