一體化步進電機驅動器
一體化步進電機微型驅動控制器選型快速指南
簡介
現(xiàn)代社會分工日益細化。不論企業(yè)還是用戶,只有專注于最擅長的工作才能使利益最大化。步進電機的用戶多數(shù)不研究電機的控制和優(yōu)化，而是將其應用于某個場合。基于這點，國外開始盛行一體化步進系統(tǒng)，即將步進電機、反饋裝置、驅動放大器、運動控制器組合成一個整體。其優(yōu)勢為：體積小、故障率低、無需匹配電機和驅動控制器，使用簡單，系統(tǒng)設計和維護方便，大大減少產(chǎn)品開發(fā)時間。
然而國外的一體化步進系統(tǒng)售價高昂，一般在200到1000美金一臺/軸。鑒于國內(nèi)實際情況，上海優(yōu)愛寶公司從美國引進了一體化步進系統(tǒng)全面技術，以適合中國的價格為國內(nèi)用戶提供一體化步進電機驅動控制系統(tǒng)。其低端產(chǎn)品比國內(nèi)同類售價略低，其高端產(chǎn)品國內(nèi)尚無類似，其價格是國外產(chǎn)品的1/10。關鍵元器件全部由美國合作公司在美國本土采購。
針對目前步進電機用戶選型一體化步進電機微型驅動控制器的一些疑問特撰文如下。
一體化步進系統(tǒng)由步進電機、反饋系統(tǒng)（選配）、驅動放大器、運動控制器等子系統(tǒng)組成。如果把用戶上位機（PC、PLC等）比作公司老板，運動控制器就是高管，驅動放大器就是技工，步進電機就是機床。老板通過某種通訊方式/協(xié)議（電話、電報、電郵等）協(xié)調(diào)數(shù)個高管間合作。高管根據(jù)老板意思，作出詳細工作計劃通知手下的技工。技工根據(jù)高管的計劃開機床完成生產(chǎn)任務。同時由于該機床（步進電機）質量很好，一般不出次品。但是為保證質量，可以增加質檢人員（即反饋系統(tǒng)），在發(fā)生質量問題時通知高管和老板以決定對策。老板不會開機床，也不懂生產(chǎn)，但是由于有高管和技工的幫助，老板照樣能統(tǒng)領多個高管完成復雜的任務。高管+技工+機床就是一個一體化的步進電機系統(tǒng)，而用戶則是老板。
以下對各子系統(tǒng)選型時的基本考量分別作簡單介紹。
步進電機
步進電機能將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。在額定功率范圍內(nèi)，電機的轉速只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，加上步進電機累積誤差較小等特點，使得在速度、位置等領域用步進電機來控制變得較為簡單。步進電機分三種，目前主要廣泛應用的是混合式步進電機。選用步進電機時，必須注意如下廠方參數(shù)（均和電機一同提供）：
1） 步距角： 收到一個步進脈沖，電機所轉動的角度。實際步距角和驅動器的細分數(shù)有關。一般步進電機的精度為步距角的3-5%，不累積。
2） 相數(shù)： 電機內(nèi)部的線圈組數(shù)。相數(shù)不同，步距角不同。如使用細分驅動器，則‘相數(shù)’沒有意義：改變細分數(shù)就可改變步距角。
3） 保持轉矩：亦稱為最大靜轉矩。指額定電流下轉速為零時，外力迫使轉子轉動所需的力矩。保持轉矩與驅動電壓及驅動電源等無關。步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩和功率隨速度增大而不斷變化，所以保持轉矩是衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。雖然保持轉矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉子間的氣隙有關。但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。
保持轉矩的選型確定：
步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。階越（突然）起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速（斜坡）起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，保持轉矩應為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，保持轉矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來。
4） 額定相電流：指電機實現(xiàn)各項額定廠方參數(shù)時的每相（每個線圈）電流。實驗證明高于和低于該電流均可造成電機工作時某些指標超標而同時另一些指標不達標。
