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5相步进电机的性能优势是什么?

通过丹妮尔柯林斯|2021年5月28日

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步进电机通常由其构造的阶段的数量进行分类,具有2阶段和5相的版本是常见的设计。尽管2相型号更广泛采用,但5相步步进电机提供性能优势,使其成为某些应用中的首选选择。


a的基本结构混合式步进电机包括两个转子杯,每个50齿。转子杯被永磁体轴向磁化,这样,一个杯的齿都是北极,另一个杯的齿都是南极。与50齿每个转子杯,节距,或齿之间的距离,是7.2°(360°÷ 50 = 7.2°).两个转子杯被½齿距偏移,所以两个杯的组合作为一个100齿转子,50极对(50套南北齿)。

研究步进电机
混合步进电机的转子由两个杯子组成,每个杯子通常具有50齿。这两个杯子偏离1/2齿间距,并且一杯上的牙齿偏振,而另一杯的牙齿偏振,总共100极,或50杆对。
图片来源:Microchip Technology, Inc。

定子由齿形杆组成,每个杆具有绕组。在5相步步进电机的情况下,有十个极点,因此五个阶段中的每一个由两极组成,在180时定向°的相互关系。当电流作用在一个相上时,该相的两极都被通电并磁化为南北两极。

研究步进电机
5相步进电机有10个极,因此每相两极。
图片来源:东方汽车

5相步进电机的转子和定子结构意味着每个电流脉冲移动转子的1/10齿距,步进角为0.72°.

步进角= 360°÷(2 * #定子相* #转子极对)

步进角= 360°÷(2 * 5 * 50) = 0.72°

这个小的步进角转换为比两相电机更高的分辨率,两相电机的步进角或分辨率为1.8°.microstepping.可以进一步将5相步进电机的分辨率降低250次,步进角度小至0.00288°.

五相步进电机也有较少转矩脉动,轮流,比其他设计更具可用扭矩。每个相产生的扭矩有助于电动机的总输出扭矩。当每个相通电并且转子移动时,产生正弦扭矩与位移曲线。每个阶段的曲线的差异表示电动机的扭矩脉动。贡献总扭矩的相位越多,扭矩与位移曲线的差异越小,扭矩脉动越低。较低的扭矩纹波也意味着更具可用的扭矩,较低的振动和噪音较小。

扭矩位移5-阶段与2相
五相步进电机的转矩脉动比两相设计低得多。
图片来源:东方汽车

步进电机的缺点是,如果它们过冲(占用太多步骤)或下冲(错过步骤),它们会失去同步。换句话说,电机可以物理地获得或丢失与驱动器的命令相关的步骤,而没有反馈设备,驱动器无法检测到电机的不正确位置。

但对于五相步进电机,失去同步的可能性要小得多,因为它要求转子要么过冲超过½齿距,要么过冲小于½齿距。因为½齿距是3.6°,5相步进电机的渐变为0.72°,电机将不得不超过5步(3.6)°÷0.72°= 5步),然后失去同步——在大多数大小合适的应用程序中不太可能出现这种情况。


了下:运动控制提示


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