2013年5月8日 星期三

步進馬達的介紹

之前已利用PWM的脈波進行直流馬達的控制,甚至抓取轉速的訊號進行回授的控制,這是閉迴路控制最典型的方法之一。現在我們要做的是另一種,也就是開迴路控制:步進馬達。

但步進馬達百百款,到底我們用的是那一款?怎麼用?之前都傻呼呼地,套件配那一種,就用那一種。可是我後來才發現自己的倉庫裡有四條線的,五條線的,六條線的,有圓扁形的,有方形的…笒等之類的。所以這次我才真正找資料好好地了解。

1. 從轉子的構造來分:
(1) PM:permanent magnet
            外側為電磁鐵的定子,內為NS交互磁化的永磁轉子(無齒型)
(2) VR:variable relutance 可變磁阻型
            轉子是利用齒型與定子吸引所發生的轉力,
            因而VR型在無激磁的時候,並不發生保持轉矩。
            (另外PM的磁極會互相吸引+推斥,但VR的只有互相吸引而已。)
(3) HB:Hybrid
            結合PM與VR的類型。
            轉子為永磁,有齒形,但磁化方向不同PM。
            以軸向截面交互磁化,所以可以分得更多的磁極。
            所以定子在軸向也分成不同截段。


2. Unipolar/Bipolar
一般接下來的分類會以"相"數來分,但我想要先了解什麼叫單極 & 雙極的步進馬達,才能了解"相"的真正意義。

所謂的雙極,就是驅動馬達的電流是雙向的,如上左圖一般,驅動控制時,需要改變電流方向。 而單極的馬達,其電流就只需提供一個方向就好,改變提供的順序就可以達到驅動控制。

3. 以相數分類
因此上述單雙極的”線圈組”就是所謂的”相”。有2相、3相、4相、5相,甚至還有單相(單相還是有NS極)。 不過上面單極的圖,它在2相的線圈中拉一個共接點,有人會算2相,有人說是4相,這我就不知道正真做馬達的人怎麼分了。

另外以下這張圖還蠻好的,東方馬達的圖。

4. 激磁方式
步進馬達的原理就是一次一步地激磁,讓轉子轉動。但激磁的方法亦可分為一次只激磁1相,或者一次激磁2相,甚至1-2混合的激磁。


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所以常見的馬達,大概都是PM或HB的2相、4相步進馬達,單雙極都有。接下來會拿這些常見的馬達做驅動與控控。至於步進馬達的性能,什麼靜態、暫態、動態,就不整理了(反正馬達供應商會服務我們)。我最後用一個簡表說明不同類型的轉子的優缺點。 


事實上,要選用一個馬達,有很多要考量的,包括Pull-in & Pull-out Torque、步進角、阻尼、cost、控制精度、速度範圍、噪音振動等等。我想這都是專家才能完全了解的吧~~~我們有基本的觀念之後,就專注在使用上就好了!

12 則留言:

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  3. 請問2極4線步進馬達(掃描器拆下來的),他4條線都白色要怎麼測量那個是A/A+/B/B+呢?

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    1. 用電錶量短路,A/A-是短路,B/B-也是短路。分成兩組後,就只好實驗一下,那一個是A組囉!

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  4. 請問我有一個單極性的步進馬達他是二相,但是有六條線,其中四條AB/A/B我都知道了,但是多出來的另外兩條他說是com端,那兩條需要接嗎

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  5. 這有非常完整的說明!
    步进电机基础知识与Arduino控制
    http://www.i-element.org/%E6%AD%A5%E8%BF%9B%E7%94%B5%E6%9C%BA%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86%E4%B8%8Earduino%E6%8E%A7%E5%88%B6/

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  6. 超完整講義:步進馬達控制實習
    http://www.csd.nutn.edu.tw/DSE/CH7.pdf

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  7. 2相四線,四相五線,四相六線步進電機接線及驅動方法
    http://www.360doc.com/content/14/0705/10/16649583_392141250.shtml

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  8. 步進馬達基礎原理與超方便檢測方法
    https://www.youtube.com/watch?v=h4g2mLeKHuU

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  9. 我初接觸arduino和步進馬達,這篇文章太好了。
    請問可否介紹其他入門的文章供參考呢?

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