2相步进电机的交链磁通与电流模型如下图所示。 电流以角速度ω表示,A相比B相超前(π/2),电流公式如下所示: iA=Icosωt iB=Isinωt 激磁磁通在A相与B相交链部分,考虑相位相差π/2,根据上图变成下式: ΦA=Φcosθ ΦB=Φsinθ 设A相转矩为TA,B相转矩为TB,2相微步进驱动时的合成转矩为T2,考虑最简单模型,令式(T1=NNrI(dΦ/dθ))中的N=1,Nr=l,则转矩公式如下所示: 转子与定子的转动磁场同步,以负载角δ(如前文《PM型电机转矩的产生及负载角》及文《HB型电机的转矩与负载关系》的图中δ)转动,下式成立: θ=ωt-δ 将上式3代入式1、式2,及θ=ωt-δ得下式: 即T2为含ω的项消去,δ取一定值,能得到近似正弦波的转矩。上式(T2=IΦsinδ)表示前文《PM型电机转矩的产生及负载角》及文《HB型电机的转矩与负载关系》的图中转矩,如增加负载,δ也增加,至π/2时为其最大值。 以上细分步进驱动方式是降低振动极为有效的手段。此时,永久磁铁所产生的磁通分布假定为正弦波。HB型步进电机的转子在dq轴方向分离成两个磁通,并且磁极上有很多的齿,容易产生高次谐波,因此,除式T2=IΦsinδ所示的值外,还含有其他频率成分的磁场。 如上所述的细分步进驱动,降低振动的要点如下: 第一、细分步进越是在低速运行时效果越好。2相步距角0.9°(定子主极数16)的步进电机转速约150rpm以上,其减少振动量的效果就不明显。如输入脉冲频率太快,对细分步进波形来说,由于不能得到希望的电流波形,会使电机跟踪精度变差。 第二、细分步进的细分数与降低振动效果:理论上细分数越多,降低振动的效果越明显,但实际到8细分时效果变化并不大。例如8细分与16细分以上不会有效果的差别(即没有什么效果变化)。下图表示两相HB型16主极的0.9°步进电机细分数与速度波动的图像; 下图表示改变细分数与转子速度变化情况,电机同样为两相HB型16主极的0.9
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