雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接及驅動(dòng)裝置的設計

0 引言

　　步進(jìn)電機被廣泛應用于機器人、機械手、打印機及智能儀器儀表中。在某些使用過(guò)程中，單個(gè)步進(jìn)電機不能滿(mǎn)足執行機構所要求的轉矩，且單片功率驅動(dòng)器IC(集成電路)不能提供大轉矩求的驅動(dòng)功率。雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接及驅動(dòng)裝置的創(chuàng )新技術(shù)成功地解決了上述問(wèn)題。

　　1 步進(jìn)電機及控制驅動(dòng)原理

　　步進(jìn)電機區別于其他控制電機，其特點(diǎn)是通過(guò)輸入脈沖信號來(lái)進(jìn)行控制，步進(jìn)電機的驅動(dòng)原理是通過(guò)它每相線(xiàn)圈中的電流的順序切換來(lái)使電機作步進(jìn)式旋轉，每輸入一個(gè)有規律的脈沖信號，步進(jìn)電機就轉動(dòng)一個(gè)固定的角度，總轉動(dòng)角度由輸入脈沖個(gè)數決定，步進(jìn)電機的轉速由脈沖信號頻率決定。

　　本文中采用了北京微電機廠(chǎng)生產(chǎn)的SB-2P 型步進(jìn)電機(額定電壓:-24V； 額定電流:0.2A；額 定步距:3°；相數:3 相)。步進(jìn)電機的線(xiàn)圈繞組原理如圖1 所示。若以3 相3 拍方式工作，則通電 次序為：

　　這種3 相3 拍的通電次序在脈沖換接時(shí),一相繞組斷電后另一相繞組才開(kāi)始通電,這樣在電源換接 時(shí)步進(jìn)電機容易出現失步或在平衡位置產(chǎn)生振蕩,定位精度不高。為了改善度進(jìn)電機的運行性能,驅 動(dòng)方式采用3 相雙3 拍或3 相6 拍方式。以3 相雙3 拍方式工作的通電相序如表1 所示。

　　2 雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接及驅動(dòng)的構想

　　2.1 雙端軸、單端軸的雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接

　　雙端軸即每個(gè)步進(jìn)電機的兩個(gè)端面都有電機軸，圖2 為這種類(lèi)型的雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接的結構 示意圖。將兩個(gè)步進(jìn)電機同軸聯(lián)接后，可實(shí)現轉矩的倍增。需要注意的是，要求必須采用同樣型號、 同樣參數的相同步進(jìn)電機，且電機軸必須同軸心。

　　對于單端軸雙步進(jìn)電機的同軸聯(lián)接，可參照圖3 給出的結構示意圖。

　　2.2 雙步進(jìn)電機同軸聯(lián)接的驅動(dòng)

　　步進(jìn)電機與其他交流電機不同，僅僅接上電源是不能滿(mǎn)足工作要求, 即使輸入了脈沖信號，還 必須連接相應的驅動(dòng)器才能工作。要同時(shí)驅動(dòng)兩個(gè)同軸聯(lián)接的步進(jìn)電機，通常單片功率驅動(dòng)器IC（集 成電路）不能提供大轉矩所要求的驅動(dòng)功率，為此，采用了多片驅動(dòng)器IC 層疊并聯(lián)的技術(shù)。它是將 多片同廠(chǎng)家、同型號、同參數、同批生產(chǎn)的驅動(dòng)器IC 芯片逐一層疊并聯(lián)并按引腳號一一對應焊接而 實(shí)現，可在不增加硬件電路板面積的基礎上使驅動(dòng)功率多倍增加。