決定FESTO電缸步距角的因素
當(dāng)FESTO電缸切換一次定子繞組的激磁電流時(shí)，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度即步距角。步距角一般山切換的相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩得到，所以需要每相極數(shù)是偶數(shù)。步進(jìn)電機(jī)通常都為兩相以上的，當(dāng)然也有一些特殊的只有一個(gè)線圈的單相步進(jìn)電機(jī)。雖說單相，實(shí)為一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通方向交互反轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)用的步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)有單相、兩相、三相、四相、五相。
現(xiàn)在使用的FESTO電缸大部分用永磁轉(zhuǎn)子。普遍使用長久磁鐵的原因是效率高，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。以下以介紹永磁轉(zhuǎn)子為主。
步進(jìn)電機(jī)分辨率(一圈的步數(shù)，3600除以步距角)越高，位置精度越高。為了得到高分辨率，設(shè)計(jì)的極數(shù)要多。PM型轉(zhuǎn)子為N與S極在轉(zhuǎn)子的鐵心外表面上交互等節(jié)距放置，轉(zhuǎn)子極數(shù)為N極與S極數(shù)之和，為簡化講解，假設(shè)極對(duì)數(shù)為1。此處確定轉(zhuǎn)子為長久磁鐵的步進(jìn)電機(jī)的步距角氏由式(2.1)表示，其中N,為轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，P為定子相數(shù)，(本章后面敘述的HB型步進(jìn)電機(jī)N,為轉(zhuǎn)子齒數(shù)):
0.=1800/PN,                                  (2.1)
式(2.1)的物理意義如下:
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的機(jī)械角度為3600，如用極數(shù)2N,去除，相當(dāng)于一個(gè)極所占的機(jī)械角度即1800/N,。這就是說，一個(gè)極的機(jī)械角度用定子相數(shù)去分割就得到步距角，此概念如圖2.1所示。
由式(2.1)可知，步距角越小，分辨率越高，因此要提高步進(jìn)電機(jī)的分辨率，就要增加轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)Nr或采用定子相數(shù)尸較多的多相式方法。而Nr的增加受到機(jī)械加工的限制，所以要制造高分辨率的步進(jìn)電機(jī)需要兩種方法并用才行。
1、FESTO電缸故障現(xiàn)象：為一旦啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器外接保險(xiǎn)絲即燒毀，設(shè)備不能運(yùn)行。
2、FESTO電缸故障分析：維修人員在檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一功率管已損壞，但由于沒有資料，弄不清該管的作用，以為是功率驅(qū)動(dòng)的前置推動(dòng)，換上一功率管，通電后，保險(xiǎn)再度被燒，換上的管子亦損壞。 經(jīng)專業(yè)維修人員檢查，初始分析是對(duì)的，即保險(xiǎn)一再熔斷，驅(qū)動(dòng)器肯定存在某一不正常的大電流，并檢查出一功率管損壞。但對(duì)該管的作用沒有弄清楚。實(shí)際上該管為步進(jìn)電機(jī)電源驅(qū)動(dòng)管，步進(jìn)電機(jī)為高壓起動(dòng)，因而要承受高壓大電流。 靜態(tài)檢查，發(fā)覺脈沖環(huán)形分配器的線路中，其電源到地端的阻值很小，但也沒有短路。根據(jù)線路中的元器件數(shù)量及其功耗分析電源到地端的阻值不應(yīng)如此之小，因此懷疑線路中已有元器件損壞。 通電檢查，發(fā)現(xiàn)一芯片異常發(fā)熱。斷電后將該芯片的電源引腳切斷，靜態(tài)檢查，電源到地的阻置增大應(yīng)屬正常。測(cè)該芯片的電源到地的阻值很小。 查該芯片的型號(hào)，為一非標(biāo)型號(hào)，眾多手冊(cè)中沒有查到。經(jīng)線路分析，確認(rèn)其為該板中的主要元件：環(huán)形脈沖分配器。 為進(jìn)一步確認(rèn)該芯片的問題，首先換耐壓電流功率相當(dāng)?shù)牟竭M(jìn)電機(jī)電源驅(qū)動(dòng)管，恢復(fù)該芯片的電源引腳，用發(fā)光二級(jí)管電路替代步進(jìn)電機(jī)各繞組作模擬負(fù)載。通電后，發(fā)光二級(jí)管皆亮，即各繞組皆通電，這是不符合線路要求的，輸入步進(jìn)脈沖無反應(yīng)，進(jìn)口泵
3、FESTO電缸故障排除：因此確認(rèn)該芯片已損壞。 但是該芯片市場(chǎng)上沒有，在驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)空間允許的情況下，采用了組合線路即用手頭上已有的D觸發(fā)器和與非門的組合設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形脈沖發(fā)生器，制作在一個(gè)小印制板上，拆除原芯片將小印制板通過引腳裝在原芯片的焊盤上。仍用發(fā)光二極管作模擬負(fù)載，通電后加人步進(jìn)脈沖按相序依次發(fā)光。 拆除模擬負(fù)載，接入主機(jī)，通電，設(shè)備運(yùn)行正常。 本例說明，維修人員不僅要能分析現(xiàn)象(過流)，找出比較明顯的原因(功率管損壞)，還要能步步深人地分析故障初因(脈沖發(fā)生器損壞)，并且能運(yùn)用手頭上現(xiàn)有的元器件組合替代難于解決的器件問題。