雙步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接及驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)

0 引言

　　步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械手、打印機(jī)及智能儀器儀表中。在某些使用過程中，單個步進(jìn)電機(jī)不能滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的轉(zhuǎn)矩，且單片功率驅(qū)動器IC(集成電路)不能提供大轉(zhuǎn)矩求的驅(qū)動功率。雙步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接及驅(qū)動裝置的創(chuàng)新技術(shù)成功地解決了上述問題。

　　1 步進(jìn)電機(jī)及控制驅(qū)動原理

　　步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)，其特點(diǎn)是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動原理是通過它每相線圈中的電流的順序切換來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，每輸入一個有規(guī)律的脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖個數(shù)決定，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。

　　本文中采用了北京微電機(jī)廠生產(chǎn)的SB-2P 型步進(jìn)電機(jī)(額定電壓:-24V； 額定電流:0.2A；額 定步距:3°；相數(shù):3 相)。步進(jìn)電機(jī)的線圈繞組原理如圖1 所示。若以3 相3 拍方式工作，則通電 次序?yàn)椋?br />

　　這種3 相3 拍的通電次序在脈沖換接時,一相繞組斷電后另一相繞組才開始通電,這樣在電源換接 時步進(jìn)電機(jī)容易出現(xiàn)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(jī)的運(yùn)行性能,驅(qū) 動方式采用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(jī)同軸聯(lián)接及驅(qū)動的構(gòu)想

　　2.1 雙端軸、單端軸的雙步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接

　　雙端軸即每個步進(jìn)電機(jī)的兩個端面都有電機(jī)軸，圖2 為這種類型的雙步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接的結(jié)構(gòu) 示意圖。將兩個步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接后，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的倍增。需要注意的是，要求必須采用同樣型號、 同樣參數(shù)的相同步進(jìn)電機(jī)，且電機(jī)軸必須同軸心。

　　對于單端軸雙步進(jìn)電機(jī)的同軸聯(lián)接，可參照圖3 給出的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　2.2 雙步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接的驅(qū)動

　　步進(jìn)電機(jī)與其他交流電機(jī)不同，僅僅接上電源是不能滿足工作要求, 即使輸入了脈沖信號，還 必須連接相應(yīng)的驅(qū)動器才能工作。要同時驅(qū)動兩個同軸聯(lián)接的步進(jìn)電機(jī)，通常單片功率驅(qū)動器IC（集 成電路）不能提供大轉(zhuǎn)矩所要求的驅(qū)動功率，為此，采用了多片驅(qū)動器IC 層疊并聯(lián)的技術(shù)。它是將 多片同廠家、同型號、同參數(shù)、同批生產(chǎn)的驅(qū)動器IC 芯片逐一層疊并聯(lián)并按引腳號一一對應(yīng)焊接而 實(shí)現(xiàn)，可在不增加硬件電路板面積的基礎(chǔ)上使驅(qū)動功率多倍增加。