二相混合式步进电机和三相混合式步进电机的比力
2019-09-20
二相混合式步进电机和三相混合式步进电机的比力您已将活动节造解决规划的搜索领域缩幼到步进电机。此刻是时辰决定，二相混合式步进电机还是三相混合式步进电机？云顶集团电机出产二相（1.8°/ 0.9°）和三相（0.72°/ 0.36°）混合式步进电机和驱动器。我们提供的指南涵盖了两种技术在步进电机机能关键领域的根基差距：分辨率，振动，扭矩，精度和同步性。云顶集团电机经验丰硕的技术支持人员也能够对这两种技术进行更深刻的诠释。
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二相混合式步进电机和三相混合式步进电机之间有什么区别？
混合式步进电机结构
二相和三相混合式步进电机有两个重要区别。首先是机械的。步进电机根基上由两部门组成，定子和转子。转子又由三个部件组成; 转子杯1，转子杯2和yong久磁铁。在二相混合式步进电机中，定子由8个幼齿的磁极组成，而5相电动机定子由10个磁极组成。定子中的磁极别离设置有绕组。
二相和三相之间的第er个区别是相数。二相电机拥有二相，即“A”相和“B”相，而三相电动机拥有三相８，相数是指为了吸引转子而顺次通电的分歧极组合。
2相和5相头仇家
这些差距若何影响绩效？步进电机的机能涉及很多成分。有很多步骤能够驱动步进电机，驱动器会极大地影响电机的机能。Wave Drive，Full Step，Half Step和Microstep是最常见的驱动步骤，每种步骤都提供极度分歧的机能。若是不思考各类驱动步骤，这里是2相和5相步进电机的关键机能领域。
解析度
在结构上，三相混合式步进电机与二相混合式步进电机没有什么分歧。两个电机中的转子有50个齿。分歧之处在于，由于三相电机有10个极，每相2个，因而转子只需移动1/10齿距即可与下一个相位对齐。在二相电动机中，转子必须移动1/4齿距以与下一相（8极，每相4个）对齐。
这导致二相每转200步，每步1.8°，而5相每转500步，每步0.72°。增长的三相分辨率是其设计所固有的。当与微步进驱动器共同使用时，三相电机能够造作幼至0.00288°的步长，但是，地位精度和可沉复性依然取决于电机的机械精度。二相和三相混合式步进电机的机械精度为±3弧分（0.05°）。
振动
由于三相混合式步进电机的步进角较幼，在二相电机中为0.72°而1.8°，因而三相电机的振动远幼于二相。右图显示了三相混合式步进电机产生的振动与二相混合式步进电机产生的振动。如您所见，两相电机产生的振动更大。
*右边的图表暗示每转三相混合式步进电机的微步进。这些图是通过将发电机衔接到双轴电机而创建的。当电动机振动时，产生的电压被绘造成图形。电机振动越大，产生的电压越大。
扭力
固然两相步进电机和五相步进电机的输出转矩之间险些没有差距，但五相电机的确拥有更多“可用”的转矩。这重要是由于两个电机产生的扭矩颠簸量。
半步或微步进三相混合式步进电机现实上会增长扭矩高达10％，由于更多的相被激励。当半步进和微步进时，二相电机将失去高达40％的扭矩，然而，很多二相驱动器通过过度驱动相反的扭矩矢量来赔偿。
当定子通电时，它产生一个吸引转子磁通量的电磁铁。磁通量能够分为两个矢量，一个是正常的，一个是切向的。仅在存在切向分量时才产生扭矩。切向通量的存在如下图所示。
在图1中，转子齿与定子齿直接对齐，并且磁通仅拥有正常分量，因而不产生扭矩。当转子齿从图2,3和4中 的定子齿移位时，电动机产生扭矩。我们将此扭矩称为负值，由于扭矩试图将齿拉回到不变地位。在 图5中，磁通量在定子齿之间均匀分配，并且不产生扭矩。通过 图6,7和8 ，当移位的转子齿移动以与下一个定子齿对齐时，产生正转矩。zui后，转子齿与下一个定子齿直接对齐（图1）。
步进电机角杜纂扭矩
电动机的每个相都将正弦形扭矩位移曲线贡献给电动机的总输出扭矩（如下图所示）。峰值和谷值之间的差距称为转矩颠簸。扭矩颠簸引起振动，因而差距越大，振动越大。
由于有更多的相位对电机的总转矩有影响，因而与二相电机相比，三相电机的转矩颠簸大大减幼。二相电动机中峰值和谷值之间的差距能够高达29％，而5相仅为5％左右。由于转矩颠簸直接影响振动，因而三相电机比二相运行更安稳。
两相扭矩位移
三相扭矩位移
正确性/可沉复性
精杜仔两个组成部门，电气和机械。相位不平衡会导致电气谬误。例如，电机的绕组电阻规格为±10％，固然电机额定功率为10W，但一相可能为9.2W，另一相可能为10.6W。相之间的这种差距将导致转子更多地朝向一相而不是另一相。
机械误差有几个组成部门，重要是齿形配置。只管电动机上的齿应该是方形的，但是冲压过程和模具的老化能够使一些齿或齿的一部门变圆。而不是直接流动的磁通量，当齿被倒圆时，它能够流到别处。因而，这些成分有助于提高电机的精度。
使用全步驱动，二相混合式步进电机每4步沉复一次，而在三相混合式步进电机中，状态每10步沉复一次。由相位不平衡引起的任何电气误差在二相混合式步进电机中每4步取缔，在5相中每10步解除，仅留下机械误差。
一旦电机实现360°旋转，一样的齿此刻在原始起点处排成一行，解除了机械误差。由于2相电机每转200步，因而每200步险些wan美，而5相电机每转500步，每500步险些wam美。
同步
由于三相混合式步进电机每步仅移动0.72°，所以三相混合式步进电机险些不成能由于过冲/下冲而错过一个步骤。当转子上的齿不与定子上的正确齿对齐时，电动机将失去同步或错过一步。什么会导致牙齿不正确对齐？首先，为了使转子齿不能正确对准，另一个齿必须在它应该的地位对齐。为了实现这一点，转子必须超过（超过正确的定子齿）或下冲（不能移动到足以与正确的定子齿对齐）超过3.6°。为什么3.6°？好吧，由于转子齿被磁性吸引，正确的齿必要在定子齿之间的一半以上对齐（转子齿之间的7.2°除以2得到3.6°）。因而，当转子超过正确的定子齿超过3.6°时，下一个齿将在其地位对齐，导致您跳过一个步骤。相反，若是转子未能移动超过3.6°，则当前转子齿将维持与定子齿对齐并且转子不会旋转，这意味着您错过了一个步骤。
驱动步骤
对于二相和三相混合式步进电机，有很多驱动步骤。以下是全步和微步驱动器概想的急剧概述。
二相混合式步进电机（1.8°/步）
二相混合式步进电机为A相和B相供电，并在正负之间切换以产生旋转。
三相混合式步进电机（五角大楼4相励磁）（0.72°/步）
四相励磁系统是三相混合式步进电机独有的，可提供更不变的运行。
微步驱动器通过将电流减幼到一个相位来划分电机的根基步进角，同时以递增的方式将电流增长到下一个相位。这导致电机采取较幼的步骤。使用微步驱动器，电机的根基步骤可分为1/1到1/250的较幼步长。
图1 - A相为100％电流，因而转子直接分列。
图2 - 相A的电流降低到75％，而25％的电流此刻处于B相。
图3 - A相和B相的电流均为50％，因而转子直接在两者中央分列。
图4 - A相此刻为25％，B相为75％，因而转子靠近B相。
图5 - A有关关，B相为100％，因而转子最终直接与B相对齐。
通过在这个例子中微调电动机，我们将三相混合式步进电机每转的根基500步分为5，每转增长2,500步。电机的分辨率此刻为0.144°。
微步进不仅提供更高的分辨率，还可确保比其他驱动器更安稳的操作，更低的振动和更低的噪音。
结论
凭据您的具体利用，二相电机可能就足够了。然而，5相步进电机提供更高的分辨率，更低的振动，更高的加快和减快率（由于更幼的步进角），并且与二相混合式步进电机相比，由于过冲/下冲而不太可能失去同步。对于要求高精度，低噪音和低振动的利用，三相是更好的技术。
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