第 6 期
2010 年 6 月
工 矿 自 动 化
Industry and M ine A utomation
No 6
Ju n 2010
文章编号1671 251X201006 0061 03
高精度步进电动机细分技术的研究
亓学广 田恩国 吕英俊 张 亮
山东科技大学济南校区 山东 济南250031
摘要传统的步进电动机等电流细分法无法实现对步距角的均匀细分 使得步进电动机的控制精度和输
出转矩较低 针对该问题 提出了一种优化的步进电动机电流矢量恒幅均匀旋转细分法 分析了步进电动
机等电流细分法的原理 详细介绍了优化的步进电动机电流矢量恒幅均匀旋转细分法的实现 仿真结果表
明 与原有的细分法相比 优化的电流矢量恒幅均匀旋转细分法可有效减少步进电动机在较快转速时的失
步 振荡等现象 提高步进电动机的控制精度和平稳性 改善步进电动机的使用性能
关键词 步进电动机 细分技术 等电流 电流矢量 恒幅 均匀旋转
中图分类号 TD614 3 TM34 1 文献标识码 A
收稿日期 2010 02 05
作者简介 亓学广1957 男 山东莱 芜人 教授 博士 硕士
研究生导师 1982 年毕业于山东矿 业学 院 现任 山东科 技大学 济南
校区管理工作委员会常务副主任 主要研 究方向为 电气监测 与诊断
技术 已发表文章 17 篇 Emailtianenguo 710 163 com
0 引言
步进电动机在工业航天机器人精密测量等
领域应用广泛 单纯的步进电动机只能通过改变步
进电动机的相数来实现半步距角的运行 步进电动
机的细分技术通过对步进电动机步距角的细分大大
提高了步进电动机的控制精度和输出转矩 现已在
数控机床中得到普遍应用
传统的步进电动机等电流细分法无法实现对步
距角的均匀细分 使得步进电动机的控制精度和输
出转矩较低 优化的步进电动机电流矢量恒幅均匀
旋转细分法可以更好地实现步进电动机等转矩 等
步距角的运行 显著改善步进电 动机的综合使用
性能
1 步进电动机的等电流细分法
步进电动机在运行过程中 随着控制脉冲的不
断输入切换 会将步进电动机相绕组中的电流全部
地通入或者切除 步进电动机细分技术是在不改变
步进电动机内部构造的情况下 只是改变相绕组中
额定电流的一部分 使得步进电动机只是转过固有
步距角的一部分 于是 原有的固有步距角就被细
分成了多个细小的步距角
步进电动机等电流细分法是将步进电动机中通
入或切除台阶式的电流 绕组中额定电流被均匀等
分成 n 个台阶 相应的转子就会以 n 步转过一个固
有步距角 对应的细分合成磁场示意图以八细分为
例如图 1 所示
图 1细分合成磁场示意图
图 1 中 各角度的计算如下
1 30a rctan
1
2
Ia
1
4
I a
3
2
Ia
13 91
则
2 301 16 1
同理可得
3 16 1 4 13 9
各合成电流为
IM1 3 5a I M2 3 6a IM3 3 5a I M4 4a
由上述计算结果得出 步进电动机连续转过的
角度 1 2 3 4 不完全相等 因此 等电流细分法
无法实现对步进电动机固有步距角的均匀细分 细
分的不均匀性很容易引起步进电动机在较高转速下
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