五相混合式步進電動機通電方式的研究
王宗培 陳敬東 符永高 (哈爾濱工業大學)
【摘 要】分析五相混合式步進電動機的邏輯通電方式，提出了改變步距角運行的新方法。同一臺五相混合式步進電動機和典型的驅動器功放級，僅僅改變邏輯通電方式，就可獲得比典型值小一些或大一些的多種不同步距角。試驗證明，所提出方法的可行性，并給出了改變步距角運行時電動機運行特性變化的規律。
【敘 詞】混合式步進電動機步距角／通電方式
1 引 言
五相混合式步進電動機是70年代中期德國的專利產品，我國是在1987年開始發展起來的，由于它具有優異的運行性能而應用日廣，其典型產品的步距角是o．36。／o．72。，分別對應于半步(4～5通電)和整步(4～4通電)通電方式。
步進電動機應用的場合非常廣泛，負載情況和對運行性能的要求各不相同。只生產一種或少數幾種步距角的電動機，往往難以滿足不同用戶的要求，至少用戶常常感到不理想和不方便。然而．對于某種相數一定類型的電動機，要改變步距角通常認為意味著要改變電動機的定轉子齒數，需要另外的定子和轉子沖片模具。因此，生產繁多的不同步距角的品種，會使生產復雜化，代價過大而受到限制。
本文的研究提出改變步距角的新方法。用同一臺五相混合式步進電動機，典型的驅動器功放電路，僅僅改變邏輯通電方式，便可以獲得多種不同的步距角，以滿足不同的使用要求。這將使得產品的適應性增大，對于制造廠家．可使產品的規格品種減少，同一規格電動機產品的批量增大，生產用的模具工裝和組織管理簡化，有明顯的經濟效益。對于用戶，新的步進電動機系統的步距角可以選擇、可以改變，有利于傳動機構設計的合理化，且提供了采取更加靈活的控制方法的可能性，例如在低速運行時使用盡可能小的步距角，以提高系統低速運行的平穩性和分辨率，而在高速時使用大一些的步距角，以提高快速性指標等，有利于整機系統性能的改進。
這種方法已應用于新提出的九相混合式步進電動機系統，使得步進電動機的步距角在一定范圍內幾乎可以為任意值[1,2]。本文是對應用較廣的五相混合式步進電動機通電方式的系統進行研究。
2標準通電方式跚
五相混合式步進電動機有五個相繞組，每相繞組有正向通電和反向通電2種狀態，所以一相繞組單獨通電的狀態共有lo個，即  不同的一相繞組通電狀態產生的轉矩近似地可看成是不同相位的正弦波形曲線，它們的幅值都相等。
用相量表示時構成一個正十星形，如圖1所示。
標準的或典型的通電方式，包含著一系列的通電狀態，并按照一定的邏輯順序改變，它按照產生盡可能大的轉矩和均勻的步距角確定。若干相繞組同時通電時的靜轉矩大體上可以由每相轉矩相量迭加的方式估計。很顯然，圖1中相鄰的五個相量相加時，即五相同時通電時可獲得****的合成轉矩。
圖1所示相鄰的四個相量相加，即四相同時通電時，可以獲得接近****的合成轉矩。
這2組合成轉矩相量，分別構成2個不同的正十星形，如圖2所示。表示2種五相十拍(m1=10，5—5通電和4—4通電)的整步通電方式中各種不同通電狀態的轉矩。相鄰相量間的夾角，即整步的步距角為：
若4—5通電，可得20種通電狀態(見表1)，構成五相二十拍(m1=20)的半步通電方式。圖2二個轉矩相量星迭加在一起，就20個轉矩相量構成的新的轉矩相量星形圖，相鄰相量間的夾角，即半步時的步距角減小到一半。
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