五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電方式的研究
王宗培 陳敬東 符永高 (哈爾濱工業(yè)大學(xué))
【摘 要】分析五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的邏輯通電方式，提出了改變步距角運(yùn)行的新方法。同一臺(tái)五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和典型的驅(qū)動(dòng)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(yàn)證明，所提出方法的可行性，并給出了改變步距角運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性變化的規(guī)律。
【敘 詞】混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角／通電方式
1 引 言
五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是70年代中期德國的專利產(chǎn)品，我國是在1987年開始發(fā)展起來的，由于它具有優(yōu)異的運(yùn)行性能而應(yīng)用日廣，其典型產(chǎn)品的步距角是o．36。／o．72。，分別對應(yīng)于半步(4～5通電)和整步(4～4通電)通電方式。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的場合非常廣泛，負(fù)載情況和對運(yùn)行性能的要求各不相同。只生產(chǎn)一種或少數(shù)幾種步距角的電動(dòng)機(jī)，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(shù)一定類型的電動(dòng)機(jī)，要改變步距角通常認(rèn)為意味著要改變電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子齒數(shù)，需要另外的定子和轉(zhuǎn)子沖片模具。因此，生產(chǎn)繁多的不同步距角的品種，會(huì)使生產(chǎn)復(fù)雜化，代價(jià)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(tái)五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，典型的驅(qū)動(dòng)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(chǎn)品的適應(yīng)性增大，對于制造廠家．可使產(chǎn)品的規(guī)格品種減少，同一規(guī)格電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的批量增大，生產(chǎn)用的模具工裝和組織管理簡化，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。對于用戶，新的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的步距角可以選擇、可以改變，有利于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)使用盡可能小的步距角，以提高系統(tǒng)低速運(yùn)行的平穩(wěn)性和分辨率，而在高速時(shí)使用大一些的步距角，以提高快速性指標(biāo)等，有利于整機(jī)系統(tǒng)性能的改進(jìn)。
這種方法已應(yīng)用于新提出的九相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角在一定范圍內(nèi)幾乎可以為任意值[1,2]。本文是對應(yīng)用較廣的五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電方式的系統(tǒng)進(jìn)行研究。
2標(biāo)準(zhǔn)通電方式跚
五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有五個(gè)相繞組，每相繞組有正向通電和反向通電2種狀態(tài)，所以一相繞組單獨(dú)通電的狀態(tài)共有l(wèi)o個(gè)，即  不同的一相繞組通電狀態(tài)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(shí)構(gòu)成一個(gè)正十星形，如圖1所示。
標(biāo)準(zhǔn)的或典型的通電方式，包含著一系列的通電狀態(tài)，并按照一定的邏輯順序改變，它按照產(chǎn)生盡可能大的轉(zhuǎn)矩和均勻的步距角確定。若干相繞組同時(shí)通電時(shí)的靜轉(zhuǎn)矩大體上可以由每相轉(zhuǎn)矩相量迭加的方式估計(jì)。很顯然，圖1中相鄰的五個(gè)相量相加時(shí)，即五相同時(shí)通電時(shí)可獲得****的合成轉(zhuǎn)矩。
圖1所示相鄰的四個(gè)相量相加，即四相同時(shí)通電時(shí)，可以獲得接近****的合成轉(zhuǎn)矩。
這2組合成轉(zhuǎn)矩相量，分別構(gòu)成2個(gè)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(tài)的轉(zhuǎn)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(tài)(見表1)，構(gòu)成五相二十拍(m1=20)的半步通電方式。圖2二個(gè)轉(zhuǎn)矩相量星迭加在一起，就20個(gè)轉(zhuǎn)矩相量構(gòu)成的新的轉(zhuǎn)矩相量星形圖，相鄰相量間的夾角，即半步時(shí)的步距角減小到一半。
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