高分辨率五相混合式步進電動機
王宗培(哈爾濱工業大學)
陳敏祥(哈杭電伺服技術研究所)
【摘 要_】介紹高分辨率五相混合式步進電動機的基本特點、參數及應用。該電動機可在簡化傳動部分機械結構．不采用微步驅動技術時，獲得小的脈沖當量，從而有利于提高應尉系統的精度和性能價格比。
【敘 詞】混合式步進電動機 ／高分辨率電機 特點 參數 應用
1 引 言
典型五相混合式步進電動機產品的步距角為o.72°或o.36°[1],即500～1000步／r。需要更高的分辨率時，通常采用的方法有兩種：電動機輸出軸與負載之間增加減速機構或增大減速比；使用微步驅動技術[2]，即細分技術。這不僅使得機械結構或電路結構復雜化。而且慢系筑精度的提高受到更多的限制。本文介紹的新的高分辨率電動機，可在簡化傳動部分機械結構、又不需采用微步驅動技術的情況下，獲得小的脈沖當量。這有利于提高某些應用系統的精度和性能價格比。
2基本特點及參數
新升發開投入生產的90機座高分辨率電動機有兩種規格，其基本技術參數如附表所示。
90byg520b型電動機的外型尺寸如圖1所示。90byg5200d型電動機外型尺寸不同之處僅在于機殼增長62mm，以及軸伸尺寸的不同(直徑改為φ14°_0.012,長度改為32mm，鍵槽莧度改為5mm)。
該電動機系五相混合式步進電動機的典型結構，不同的是轉子齒數(zr)增多，取
zr=200，定子齒數相應增多。驅動電路及通電方式也是典型的，按4—5通電的半步方式，即五相二十拍(m1=20)運行時，每20個控制脈沖訊號或者走20步使轉子轉過一
電動機齒數增多，齒距減小，齒寬變窄，增加了電動機沖片模具制造的難度，也提高了對零部件制造加工精度的要求，以及有必要采用更薄的硅鋼片等，使電動機的生產成本有所提高。但是，對于因此而不需采用微步驅動器的應用場合，由于典型驅動器電路結構簡化、更成熟化、產品化、成本低而可靠性高。所以，從總體來看，采用高分辨率電動機是合適的，而且高分辨率電動機有利于系統精度的提高。
圖2及圖3是兩臺樣機的實測特性。兩臺樣機的繞組匝數不同，6#樣機的繞組匝數較多，相繞組的額定電流為2.5a，11#樣機則匝數較少，額定相電流為3a。
90byg5200型電動機的定子繞組為星形接法，有五個出線端(a、b、c、d、e)。與smi)型驅動器配套使用，該驅動器的功放級系五相橋，功放級的電壓隨控制脈沖的頻率變化，即升頻升壓型。cp脈沖頻率為零時，功放級的電壓很低，通過功放管直接加到繞組上，繞組電流不超過額定值；cp脈沖頻率升高時，功放電壓也隨之增大，使繞組電流不下降，直至電壓調整管全導通。
上述步進電動機系統，在全導通頻率以前，大體上為恒(牽出)轉矩特性；超過全導通頻率后，則大體上為恒功率特性。表1所列技術參數中的牽出轉矩一項，就是指全導通頻率前的值。
應指出的是，同一臺電動機配以不同參數的驅動器時，可獲得不同的牽出矩頻特性。例如提高驅動電壓，相應地提高了全導通頻率，便可在更寬的頻率范圍內獲得幾乎恒牽出轉矩的特性。圖3中6#樣機的牽出特性曲線表示驅動電壓從50v(直流)提高到100v(直流)時，全導通頻率從大約5k脈沖／s提高到大約10k脈沖／s。于是在f>5k脈沖／s的頻域內，其牽出轉矩顯著增大，電動機的輸出功率可增加。圖3中11#樣機的牽出特性表示相繞組匝數減少，額定相電流相應增大，在同樣驅動電壓下，其高頻運行的牽出轉矩也提高了。當然，不論是采用提高電壓或增大電流提高電動機高頻運行的牽出轉矩，都是相應地增大了驅動器的功率，成本也隨之提高。
3應用舉例
90byg5200型電動機的典型應用是直聯4mm螺距的滾珠絲杠帶動不 |
