原创 [转]两相步进电机接线方法和的电流设定问题

 2008-2-20 17:17  4414 7 7 分类: 工业电子

有好多网友在使用两相步进电机时发现步进电机的转矩小，或达不到额定标称的转矩值，只好加大步进电机的尺寸和标称电流，以满足动力要求。其实有的时候并不是电机的问题，而是在步进电机选择或驱动器工作电流的设定上有不妥之处，没有发挥出步进电机的最大效率。&k"F+G*m7E(^
首先，从驱动器方面考虑，目前大多数两相步进电机的驱动器是采用全桥输出的四线接法，如果两相步进电机也是四线的，驱动器按照电机的标称电流设定，应该说是正确的，而且效率最高，输出转矩能够达到最大值。目前，新生产的步进电机大多是这种形式的。
而目前网友大多是买的二手早期生产的步进电机，多是两相六线制的（四组两对串联线圈，每对有中心抽头），还有少量八线制的（四组两对独立线圈）。
两相六线制步进电机有两种接法，第一种是舍弃中心抽头接两端，实际就是将每组的两个相线圈串联起来使用，电机堵转矩大和效率高些，但是高速性能差。第二种是接中心抽头和一端，这种接法电机高速性能好些，但是每相有一组线圈空闲，堵转矩小和效率低些。目前网友大多是采用第一种接线方法。这就出现一个问题，两相驱动器的电流到底应该设置多大正确，一般还都是按电机标称电流值来设定，这就出现了前面提到的电机效率问题。
一般步进电机标注的电流是相电流（或电阻），就是每组线圈的电流值（或电阻），如果两相六线制步进电机采用第一种接法，相当于将两组线圈串联起来，那么其每相电阻加大，额定工作电流减小，即使驱动器设置成标称电流也达不到各相的额定输出值。所以在选用驱动器和步进电机时出现电流匹配问题。正确的方法是应将驱动器的输出电流设定为步进电机额定相电流的0.7倍（也不是通常认为串联起来的电流减半）。举例，比如一个带中心抽头的两相步进电机，标称电流是3A，驱动器电流应该设定为3*0.7＝2.1A。所以就出现你尽管选了3A的步进电机，实际上它的功率相当于两相四线制的2.1A步进电机。5D2F5C7h5X1Z
再谈谈八线制的步进电机接法，也有两种，第一种是将每两组线圈串联使用，这样驱动器的电流也是设定为电机相电流的0.7倍，这种接法电机发热量小，但是高转速性能差些。第二种接法是将每两组线圈并联使用，驱动器的电流设定为电机相电流的1.4倍，其优点是高转速性能好些，但是电机发热量大，但是步进电机有点温度是正常的，只要低于电机的消磁温度就行，一般步进电机的消磁温度在105度左右。
所以在你有了输出电流不可调的步进电机驱动器（指两相全桥输出驱动器，如网友常用的TA8435，TB6560、A3977等驱动芯片）后，如何选用步进电机很重要，如果你的驱动器是2A的，尽量选用两相四线制2A的电机（如二手的日本东方电机大多是这种）如果你选用两相六线制电机，就要选标称相电流为2 / 0.7＝2.9A（大约）的电机。这样才能更好地发挥驱动器的作用。
不过你要是选用的驱动器是半桥输出（如SLA7062M、SLA7026等驱动芯片），那只能接两相六线制电机，驱动器的电流和电机标称电流是一致的。不过这种驱动器目前很少，效率低。
#y B,w/N/u B)K*q对于六线和八线步进电机相线圈采用并联工作，可以发挥出最大的输出转矩和表现出很好的动力性能，六线电机是无法接成并联形式的，实际已经在内部串联起来了，串联的公共端是中心抽头。只有八线电机的相线圈是可以并联使用的。5iMX.com 我爱模型玩家论坛0K+g:D(I;`-n
如果能将电机后盖打开，看一下里边的接线结构，是可以进行改动的，使六线电机变成八线电机，这样就可以并联使用了，但不是所有的六线电机都能改制，只有从电机后面看到的连线接头形式的可以改动，而有的电机是焊盘接头，改制就需要高超的技术了。我已经改制了几个步进电机，即串联也可以并联使用，并联使用时相电流是原来的1.4倍，高速运转性能大大提高，转矩也提高不少。我在另外一个帖子有详细的改制方法介绍，可见5iMX.com 我爱模型玩家论坛0J/n/I'n9@,L&m#]!O"y o
"d3`2?(g%L8D0I!@
对于电控部分步进电机和驱动器的电路设计使用，有的网友不是很注意发挥其最佳效果，一味追求高价位和大电流，追求高速度。其实里边有很大的潜力能开发和利用，一个是你要认真计算一下机器载荷，到底需要多大的转矩和速度，尽管你的驱动器和电机选的都很大，但是其效果没有发挥出来，另外，你的速度也不要追求过高，想想实际加工过程中，你DIY机器的的进刀量又能有多大（要取决于机械结构、刀具及加工材料材质），速度高了也用不上，就像DIY雕刻机的机架一样，其机架的刚度并不是靠加大材料的重量和厚度来提高的，而是靠结构，一些网友做的小小的雕刻机竟有几百公斤重，都是用20mm甚至更厚的钢板做成，其实是一种很大的浪费，使用搬动也不方便，如果采用型材或者加工成筋骨结构，在保证刚度不变的情况下，重量可以减轻一大半。电机和驱动器也是同样，做好匹配可以达到事半功倍的效果，省钱省力。