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[双极性步进电机]软盘驱动器的磁头步进机械系统的驱动为什么采用双极性步进电机?

发布时间:2020-06-13 10:46:06 阅读次数:82 文章来源:深圳博智达机器人
导读: 电机将电能转换成机械能,步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负
电机将电能转换成机械能,步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
 
  显示了一个两相电机的典型的步进顺序。在步中,两相定子的A相通电,因异性相吸,其磁场将转子固定在图示位置。当A相关闭、B相通电时,转子顺时针旋转90°。在第3步中,B相关闭、A相通电,但极性与步相反,这促使转子再次旋转90°。在第4步中,A相关闭、B相通电,极性与第2步相反。重复该顺序促使转子按90°的步距角顺时针旋转。
双极性步进电机
  半步步进电机也可在转换相位之间插入一个关闭状态而走“半步”。这将步进电机的整个步距角一分为二。例如,一个90°的步进电机将每半步移动45°,见图4。但是,与“两相通电”相比,半步进通常导致15%~30%的力矩损失(取决于步进速率)。在每交换半步的过程中,由于其中一个绕组没有通电,所以作用在转子上的电磁力要小,造成了力矩的净损失。
 
  双相激励介绍了利用一种“双极性线圈绕组”的方法。每相用一个绕组,通过将绕组中电流反向,电磁极性被反向。典型的两相双极驱动的输出步骤在电气原理图和图5中的步进顺序中进一步阐述。按图所示,转换只利用绕组简单地改变电流的方向,就能改变该组的极性。
 
  另一常用绕组是单极性绕组。其一个电极上有两个绕组,这种联接方式为当一个绕组通电时,产生一个北极磁场;另一个绕组通电,则产生一个南极磁场。因为从驱动器到线圈的电流不会反向,所以可称其为单极绕组。该步进顺序见图6所示。该设计使得电子驱动器简单化。但是,与双极性绕组相比,其力矩大约少30%,因为励磁线圈仅被利用了一半。
 
  用达林顿管驱动四相步进电机举例:(两相步进电机多采用H桥驱动,如L298N和L293D芯片)
 
  对于业余爱好者来说,容易得到的步进电机是单极性(又称双线相)和双极性(又称单线或两相)步进电机。
 
  这种步进电机之所以称为单极性是因为每个绕组中电流仅沿一个方向流动。它也被称为两线步进电机,因为它只含有两个线圈。两个线圈的极性相反,卷绕在同一铁芯上,具有同一个中间抽头。单极性步进电机还被称为4相步进电机,因为它有4个激励绕组。单极性步进电机的引线根。
 
  双极性步进电机有四根引线,每个绕组两条。与同样尺寸和重量的单极性步进电极相比,双极性步进电机具有更大的驱动能力,原因在于其磁极(不是中间抽头的单一线圈)中的场强是单极性步进电机的两倍。双极性步进电机的每个绕组需要一个可逆电源,通常由H桥驱动电路提供。由于双极性步进电机比单极性步进电机的输出力矩大,因此总是应用于空间有限的设计中。这也是软盘驱动器的磁头步进机械系统的驱动之所以总是采用双极性步进电机的原因。

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