传统步进电机驱动存在的缺点是什么,新型步进电机驱动方案
在传统的步进电机驱动方案中,电机稳定在力分布的“底部”。此时产生的净旋转电机扭矩为零,因为电机处于平衡点。这解释了为什么可以在没有编码器或伺服回路的步进电机中保持位置。为了产生运动,控制器通过外部线圈连接改变定子相位来向前或向后移动这个谷。电机转子向前或向后“落下”,作为响应将其自身保持在力谷的底部。想象一个球沉到槽底。
传统步进电机驱动的缺点:
1.不确定的准确性。固定转子的实际位置是内部平衡恢复力与转子上可能存在的任何外力之和。因此,在给定的应用程序或给定的负载中,确切的实际剖面路径将在小范围内变化。
2.中程不稳定。回到球的比喻,当相位角突然改变时,转子将前进,但往往会围绕平衡点旋转,并最终稳定在新的相位角中。通常这种发生非常迅速的稳定过程不是大问题,但是当自然振铃频率等于命令的步进速率时,可能会发生称为中间范围不稳定性的现象,这可能导致特定操作下可用扭矩的急剧减少速度。
3.丢失的步骤。足够大的外力可以推动转子远离其平衡位置,一直向上并越过力分布曲线并进入下一个谷底。这种现象称为失步,一旦开始通常是失控效应,这意味着转子越来越落后于指令曲线,最终停止。
4.余热。为了解决失步现象,电机在足以处理最坏情况运动曲线的扭矩水平下运行。这意味着在所有其他时间,编程的扭矩都高于实际需要,从而产生过多的热量。
5.噪音。由于某些原因,步进电机在运动过程中会产生噪音。如果使用整步或半步驱动方案,这些线圈驱动信号的方形边缘会在转子中激发共振(读出该噪声)。另一个原因是每次机械旋转的大量电周期。仅仅向前或向后移动转子就需要控制器不断地为每个相位上下循环指令电压,这会在线圈中产生噪音,从而在电机中产生噪音。
6.振动。上面列出的所有噪音因素也会产生振动。但特别是对于微步进驱动器,存在可能产生很小的噪音但会产生相当大的振动的现象。由于定子/转子齿的几何形状(所有步进电机的一个特征)和由此产生的B场的特性,驱动信号与平移运动的关系从来都不是完美的。换句话说,命令位置和实际测量位置的绘图不是一条精确的直线。这种现象导致运动过程中有节奏的振动。
7.低最高速度。为了准确定位,步进电机仅移动少量以对应线圈命令波形的前进。标准的1.8度步进电机每次机械旋转需要50个完整的电周期。相比之下,四极无刷直流电机每次机械旋转仅需要两个电周期。电机线圈电感限制了相位变化的速度,因此步进电机的最大速度往往比无刷直流电机低得多。