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鳴志步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介(中)

時(shí)間:2021-04-15 11:45:18來源:上海安浦鳴志自動(dòng)化設(shè)備有限公司

導(dǎo)語:?使用微步驅(qū)動(dòng)模式, 將原來的一步細(xì)分為多步運(yùn)行, 提高電機(jī)的每步分辨率, 從而降低振動(dòng)。 這可以通過調(diào)整電機(jī)的相電流比來實(shí)現(xiàn)的。 微步并不會(huì)增加步距角精確度, 卻能使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn), 噪音更小。 一般電機(jī)在半步運(yùn)行時(shí), 力矩會(huì)比整步時(shí)小15%, 而采用正弦波電流控制時(shí), 力矩將減小30%。

鳴志

鳴志步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)與術(shù)語
負(fù)載

A.  力矩負(fù)載 (Tf)
Tf = G * r
G: 負(fù)載重量
r: 半徑

電機(jī)

B.  慣量負(fù)載 (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: 負(fù)載質(zhì)量
R1: 外圈半徑
R2: 內(nèi)圈半徑
dω/dt: 角加速度

速度-力矩曲線

A.  工作頻率點(diǎn)
電機(jī)在某一點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值。
n = q * Hz / (360 * D)
n: 轉(zhuǎn)/
Hz: 頻率值
D: 驅(qū)動(dòng)電路細(xì)分值
q: 步距角
例如 距角1.8°的步進(jìn)電機(jī) 1/2 細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式下
(即每步 0.9°) 、 工作頻率 500Hz 時(shí)的轉(zhuǎn)速為1.25r/s.

電機(jī)

B.  自啟動(dòng)區(qū)域
步進(jìn)電機(jī)可以直接啟動(dòng)和停止的區(qū)域

C.  連續(xù)運(yùn)行區(qū)域
在該區(qū)域內(nèi), 電機(jī)無法直接啟動(dòng)或停止。 電機(jī)在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)行必須先經(jīng)過自啟動(dòng)區(qū)域, 然后經(jīng)過加速達(dá)到該工作區(qū)域運(yùn)行。 同理, 電機(jī)在該區(qū)域內(nèi)也無法直接制動(dòng), 否則容易造成電機(jī)失步, 必須先經(jīng)減速到達(dá)自啟動(dòng)區(qū)域內(nèi)再制動(dòng)。

D.  最高啟動(dòng)頻率
電機(jī)空載狀態(tài)下, 保證電機(jī)不丟步運(yùn)行的最大脈沖頻率。


E.  最高運(yùn)行頻率

空載情況下, 已勵(lì)磁電機(jī)運(yùn)行而不丟步的最高脈沖頻率。


F.   啟動(dòng)力矩/牽入力矩
滿足步進(jìn)馬達(dá)在一定脈沖頻率下啟動(dòng)并開始運(yùn)行, 不失步的最大負(fù)載力矩


G.  運(yùn)行力矩/牽出力矩
滿足步進(jìn)馬達(dá)在一定脈沖頻率下穩(wěn)定運(yùn)行, 不失步的最大負(fù)載力矩。


加速/減速運(yùn)動(dòng)控制

當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率點(diǎn)在速度-力矩曲線的連續(xù)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)時(shí), 如何縮短電機(jī)啟動(dòng)或停止時(shí)的加速或減速時(shí)間, 使電機(jī)更長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行在最佳速度狀態(tài), 從而提高電機(jī)的有效運(yùn)行時(shí)間是非常關(guān)鍵的


如右圖所示, 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩特性曲線 低速運(yùn)行時(shí)曲線為水平直線狀態(tài); 高速運(yùn)行時(shí), 由于受到電感的影響, 曲線發(fā)生了指數(shù)下降

電機(jī)

A. 低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的直線加速運(yùn)行
已知電機(jī)負(fù)載為TL, 假設(shè)想從F0 在最短時(shí)間 (t r)內(nèi)加速到F1, 如何來計(jì)算最短時(shí)間 t r ?
(1) 通常情況下 TJ = 70%Tm
(2) t r = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/t r + F0, 0<t<t r

B. 高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的指數(shù)加速運(yùn)行
(1) 通常情況下
TJ 0 = 70%Tm0,
TJ 1 = 70%Tm1,
TL = 60%Tm1
(2) t r = F4 * I n [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3) F (t) = F2 * [1 – e^(-t/F4)] + F0, 0<t<tr
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1.8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)

備注
J 表示電機(jī)轉(zhuǎn)子加負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
q 表示每一步的轉(zhuǎn)動(dòng)角度, 在整部驅(qū)動(dòng)時(shí)就是指電機(jī)的步距角。
在減速運(yùn)行時(shí), 只需將上述的加速脈沖頻率反轉(zhuǎn)過來計(jì)算就可以了。


振動(dòng)與噪音

一般來講, 步進(jìn)電機(jī)在空載運(yùn)行情況下, 當(dāng)電機(jī)的運(yùn)行頻率接近或等于電機(jī)轉(zhuǎn)子的固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振,嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生失步現(xiàn)象。
針對(duì)共振的幾種解決方案:
A. 避開振動(dòng)區(qū)
使電機(jī)的工作頻率不落在振動(dòng)范圍內(nèi)
B. 采用細(xì)分的驅(qū)動(dòng)模式
使用微步驅(qū)動(dòng)模式, 將原來的一步細(xì)分為多步運(yùn)行, 提高電機(jī)的每步分辨率, 從而降低振動(dòng)。 這可以通過調(diào)整電機(jī)的相電流比來實(shí)現(xiàn)的。 微步并不會(huì)增加步距角精確度, 卻能使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn), 噪音更小。 一般電機(jī)在半步運(yùn)行時(shí), 力矩會(huì)比整步時(shí)小15%, 而采用正弦波電流控制時(shí), 力矩將減小30%

未完待續(xù)

鳴志是一家專業(yè)從事高精度及經(jīng)濟(jì)性運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的專業(yè)公司,我們的產(chǎn)品包括步進(jìn)和伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、以及直線模組。我們的標(biāo)準(zhǔn)化和定制化產(chǎn)品服務(wù)于各種行業(yè)用戶及設(shè)備制造商。鳴志擁有深度開發(fā)的電機(jī)和專業(yè)的控制技術(shù),我們?yōu)槟峁┳詈玫倪\(yùn)動(dòng)控制解決方案。

標(biāo)簽: 鳴志電機(jī)步進(jìn)電機(jī)

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