微型電機(jī)是一種廣為使用的執(zhí)行元件,應(yīng)用于各種自動(dòng)化的控制系統(tǒng)之中，其精度要求達(dá)到納米級別，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有非常高的要求。傳統(tǒng)的電機(jī)控制技術(shù)根本滿足不了設(shè)計(jì)要求，而電機(jī)細(xì)分技術(shù)從一定程度上解決了存在的潛在問題。

　　一  認(rèn)識微型電機(jī)

　　微型電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)微型驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。所以我們可以很容易通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度。

　　常用的微型電機(jī)主要有三種類型：可變磁阻式，永磁式和混合式三種?？勺兇抛枋接苫镜霓D(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子開有齒或槽，在定子磁場中總是轉(zhuǎn)向磁阻最小的位置，能產(chǎn)生中等轉(zhuǎn)矩，步距角為0.9°~ 15°。永磁式微型電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用圓柱形永磁鐵制作，上面有齒或者槽。轉(zhuǎn)矩比較小，具有保持力矩，步距角7.5°~90°，廣泛用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和儀器儀表行業(yè)?；旌鲜轿⑿碗姍C(jī)則綜合了永磁式微型電機(jī)和可變磁阻式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大，斷電時(shí)具有保持力，步距角大約為0.9°~15°。

　　二 要細(xì)分的原因

　　看到很多人說對微型電機(jī)進(jìn)行細(xì)分是為了提高定位精度，其實(shí)這并不是最主要的因素。細(xì)分實(shí)際上是能夠大大提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，以二相混合式微型電機(jī)為例，如果電機(jī)額定電流是5A，采用常規(guī)驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，電機(jī)每運(yùn)行一次，其繞組能相電流將從0突變至5A或從5A變?yōu)?，這種電流的突然變化，勢必會引起電機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)。若采用細(xì)分技術(shù)，如果是50細(xì)分的話，電機(jī)每運(yùn)行一步，其繞組能電流變化只要0.1A，這樣可以大大改善電機(jī)的振動(dòng)情況。同時(shí)細(xì)分后，電機(jī)的輸出力矩實(shí)際上是增加的，特別是對于三相式反應(yīng)時(shí)電機(jī)，其力矩比不細(xì)分時(shí)提高約30-40%，提高了電機(jī)的分辨率，減少了步距角，調(diào)高了步距的均勻度，所以對微型電機(jī)進(jìn)行細(xì)分真可謂是好處多多。

　　三 細(xì)分控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

　　以兩相反應(yīng)式微型電機(jī)為例，若電機(jī)拍數(shù)為N，每秒輸入f個(gè)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，在f不變的情況下，改變N，則轉(zhuǎn)速改變，電機(jī)細(xì)分后N增加，增加其運(yùn)行拍數(shù)，從而減少步距角，這樣便使得電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速下降，為了保持電機(jī)的正常工作運(yùn)行速度，需要增加相應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)。

　　如果每次輸入脈沖切換時(shí)，改變的只是對應(yīng)繞組中額定電流的一部分，那么轉(zhuǎn)子的每步轉(zhuǎn)動(dòng)也只會是原有步距角的一部分。額定電流分成以多少個(gè)級別進(jìn)行切換，轉(zhuǎn)子就以多少步來轉(zhuǎn)完一個(gè)原有的步距角，通過對微型電機(jī)的相電流進(jìn)行階梯化控制，使電機(jī)以更小的單位步距角運(yùn)行，從而減小步長和低頻振蕩。簡言之細(xì)分驅(qū)動(dòng)的思想是把原來簡單的對轉(zhuǎn)子電流的通斷過程改變?yōu)橹饾u的改變各相繞組的電流大小和方向，使電機(jī)內(nèi)部的空間合成磁場逐步改變，這樣就能把原來的一個(gè)步距角的通電方式改變成為跟隨電流的階梯波，變成多步。由于一般使用的斬波器的頻率很高，所以在每個(gè)階段電流的波動(dòng)時(shí)可以忽略的，近似為可看做直流輸出。