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2008/02/01

雕刻機步進電機接線方法和的電流設定問題



有好多網友在使用兩相步進電機時發現步進電機的轉矩小,或達不到額定標稱的轉矩值,只好加大步進電機的尺寸和標稱電流,以滿足動力要求。其實有的時候並不是電機的問題,而是在步進電機選擇或驅動器工作電流的設定上有不妥之處,沒有發揮出步進電機的最大效率。

而目前同行中有些是買的二手早期生產的步進電機,多是兩相六線製的(四組兩對串聯線圈,每對有中心抽頭),還有少量八線製的(四組兩對獨立線圈)。

是兩相六線製步進電機有兩種接法,第一種是舍棄中心抽頭接兩端,實際就是將每組的兩個相線圈串聯起來使用,電機堵轉矩大和效率高些,但是高速性能差。第二種是接中心抽頭和一端,這種接法電機高速性能好些,但是每相有一組線圈空閒,堵轉矩小和效率低些。目前網友大多是採用第一種接線方法。這就出現一個問題,兩相驅動器的電流到底應該設置多大正確,一般還都是按電機標稱電流值來設定,這就出現了前面提到的電機效率問題。

一般步進電機標注的電流是相電流(或電阻),就是每組線圈的電流值(或電阻),如果兩相六線製步進電機採用第一種接法,相當於將兩組線圈串聯起來,其每相電阻加大,額定工作電流減小,即使驅動器設置成標稱電流也達不到各相的額定輸出值。所以在選用驅動器和步進電機時出現電流匹配問題。正確的方法是應將驅動器的輸出電流設定為步進電機額定相電流的0.7倍(也不是通常認為串聯起來的電流減半)。舉例,比如一個帶中心抽頭的兩相步進電機,標稱電流是3A,驅動器電流應該設定為3*0.7=2.1A。所以儘管選了3A的步進電機,實際上它的功率相當於兩相四線製的2.1A步進電機。

再談談八線製的步進電機接法,也有兩種,第一種是將每兩組線圈串聯使用,這樣驅動器的電流也是設定為電機相電流的0.7倍,這種接法電機發熱量小,但是高轉速性能差些。第二種接法是將每兩組線圈並聯使用,驅動器的電流設定為電機相電流的1.4倍,其優點是高轉速性能好些,但是電機發熱量大,但是步進電機有點溫度是正常的,只要低於電機的消磁溫度就行,一般步進電機的消磁溫度在105度左右。

所以在你有了輸出電流不可調的步進電機驅動器(指兩相全橋輸出驅動器,如網友常用的TA8435,TB6560、A3977等驅動晶片)後,如何選用步進電機很重要,如果你的驅動器是2A的,盡量選用兩相四線製2A的電機(如二手的日本東方電機大多是這種)如果你選用兩相六線製電機,就要選標稱相電流為2 / 0.7=2.9A(大約)的電機。這樣才能更好地發揮驅動器的作用。

不過你要是選用的驅動器是半橋輸出(如SLA7062M、SLA7026等驅動晶片),那只能接兩相六線製電機,驅動器的電流和電機標稱電流是一致的。不過這種驅動器目前很少,效率低。

對於六線和八線步進電機相線圈採用並聯工作,可以發揮出最大的輸出轉矩和表現出很好的動力性能,六線電機是無法接成並聯形式的,實際已經在內部串聯起來了,串聯的公共端是中心抽頭。只有八線電機的相線圈是可以並聯使用的。

如果能將電機後蓋打開,看一下裡邊的接線架構,是可以進行改動的,使六線電機變成八線電機,這樣就可以並聯使用了,但不是所有的六線電機都能改製,只有從電機後面看到的連線接頭形式的可以改動,而有的電機是焊盤接頭,改製就需要高超的技術了。我已經改製了幾個步進電機,即串聯也可以並聯使用,並聯使用時相電流是原來的1.4倍,高速運轉性能大大提升,轉矩也提升不少。我在另外一個帖子有詳細的改製方法介紹,可見對於電控部分步進電機和驅動器的電路設計使用,有的網友不是很注意發揮其最佳效果,一味追求高價位和大電流,追求高速度。其實裡邊有很大的潛力能開發和利用,一個是你要認真計算一下機器載荷,到底需要多大的轉矩和速度,儘管你的驅動器和電機選的都很大,但是其效果沒有發揮出來,另外,你的速度也不要追求過高,想想實際加工過程中,你DIY機器的的進刀量又能有多大(要取決於機械架構、刀具及加工材料材質),速度高了也用不上,就像DIY雕刻機的機架一樣,其機架的剛度並不是靠加大材料的重量和厚度來提升的,而是靠架構,一些網友做的小小的雕刻機竟有幾百公斤重,都是用20mm甚至更厚的鋼板做成,其實是一種很大的浪費,使用搬動也不方便,如果採用型材或者加工成筋骨架構,在保證剛度不變的情況下,重量可以減輕一大半。電機和驅動器也是同樣,做好匹配可以達到事半功倍的效果,省錢省力。

 

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關鍵字: 網友 重量 技術

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