步进电机基础(8.4)-步进电机的问题解决方案-位置定位精度的解决方法

前言

基本信息

名称 描述说明
教材名称 步进电机应用技术
作者 坂本正文
译者 王自强

前言说明

根据我读的《步进电机应用技术》这本书,进行的学习过程中的知识记录和心得体会的记录。

8.2 位置定位精度的解决方法

1 . 驱动电路的改善

(1) 额定电压(电流)驱动:

  参看图6.8,从额定电压降低电压来驱动步进电机,发现位置定位精度变差。
  例如:在空载时,用编码器作为负载,在额定电压(电流)时的精度与低于额定电压(电流)比较,精度变化较大。如图6.8所示,齿槽转矩使特性畸变的程度依据所加电压而不同,电压越低,齿槽转矩影响越明显。作者经验认为角度精度太差是很麻烦的,会引起测量电压(电流)不准。大家会注意到,转矩与电压有一定关系,而此关系如不同,会使空载时的角度精度变得很差或成为盲点。

(2) 2相激磁驱动:

  1相激磁驱动定子齿与转子齿作位置定位。相对2相激磁,由定子的2个相绕组激磁,转子齿磁场与定子磁场平衡,作位置定位。因1相激磁驱动吋,其误差精度为各定子相的本身机械精度,而2相激磁误差,由多极位置决定,误差有所缓解,精度变好。特别是纵列型的两相PM型步进电机,1相激磁与2相激磁比较,1相激磁精度会差一些。

(3) 多步进位置定位:

  两相步进电机时以2或4步进位置定位驱动;三相步进电机3或6步进位置定位驱动。如图6.15及6. 16是两相HB型步进电机的例子,如每4步进位置定位,精度大幅提高。
  例如,每1. 8°位置定位时,1. 8°并非使用全步进,而是使用0. 9°的步进电机,以2步进驱动1. 8°位置定位,全步进选择0. 6°的步进电机,3步进驱动有0.6°X3 =1. 8°的驱动方式.此种方式可以大大提高精度。其原因见第7章的式(7. 1)〜式(7. 3)及图7. 1。

2 . 电机的改善

(1) 微调定子结构的改善:

  已知定子的微调结构能改善位置定位精度。以两相电机为例,微调结构,可以降低齿槽转矩,距角特性变为正弦波。三相HB型1.2°的步进电机,六主极无微调,与12主极有微调的全步进驱动时的位置精度比较如图8. 20所示,1/8细分驱动时的位置定位精度比较如图8.21所示。
  三相12主极微调结构步进电机全步进时,位置定位精度可以改善士2%以内。在细分时,微调结构精度提高近50%。细分步距角精度比全步距角运行的精度大。步距采用8分割时,步距角为1. 278 = 0. 15%以此作为控制计算基准,其精度值当然比全步距角时要高。

(2) 三相HB型高分辨率电机的改善:

  可以参照7. 2节中的“高分辨率电机的选用”的详细说明。三相HB型步进电机有2相1. 8°的1/3,即0.6°的高分辨率电机,由于驱动芯片可以在市场上买到,所以可以很容易地实现高精度位置定位。
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(3) RM型细分时的改善:

  以HB型步进电机细分的角度,用于位置定位时,其精度会有问题。 RM型10细分位置定位时,计算出的位置是线性变化的,详细见第2章的图2. 42细分时的角度精度比较。