电机选择:从转速变化率来选用步进电机

从转速变化率来看,步进电机以平均速度旋转。步进电机由于是同步电机,转速与角速度一致,实际旋转一圈,视ωm为平均速度,其速度变化为0-峰值以△ωm转动。

此时的转动变化率VF如前文《步进电机噪音、振动、速度变化的测量方法》总的图“速度变化率的定义图”所示。变成下式:

VF=±△ωmm

根据上式,转速ωm越大(即转速快时),VF越小。但电机工作时,人的视觉识别速度变化范围只能在低速200rpm以下。上式的△ωm为分辨率,步距角愈小的步进电机其值愈小。对相同步距角的电机,三相电机比两相电机要小,HB型电机比RM型电机要小。因此,应该选择转速变化率小的步进电机。

当负载惯量大,飞轮效应为1/10时,VF将得到很大改善。驱动方式必然会影响转速变化率。全步进驱动不如半步进驱动,甚至细分步进驱动时转速变化的降低效果好。当然,为使转速变化率减小,采用闭环控制较为理想,但编码器等组成的测量回路会提高成本。

以剧场舞台为例,当光源用步进电机驱动时,如转速变化大时,光在舞台上的移动速度就不均匀,就可以用眼睛观察到转速的变化。

下图表示的是照明驱动装置使用步进电机,纵轴为位置,横轴为时间,使用两相HB型1.8°与三相HB型0.6°的步进电机进行比较,激光源用20rpm驱动时的激光束轨迹。两者皆8细分微步进驱动。这些轨迹右上的斜度越接近直线,转速变化越小。三相HB型0.6°变成直线,两相1.8°依然阶梯状畸变移动。这些用眼睛就能区分出来。

利用激光轨迹测量步进电机转速的变化