也谈两相步进电机接线方法和的电流设定问题

ss570122

有好多网友在使用两相步进电机时发现步进电机的转矩小，或达不到额定标称的转矩值，只好加大步进电机的尺寸和标称电流，以满足动力要求。其实有的时候并不是电机的问题，而是在步进电机选择或驱动器工作电流的设定上有不妥之处，没有发挥出步进电机的最大效率。
首先，从驱动器方面考虑，目前大多数两相步进电机的驱动器是采用全桥输出的四线接法，如果两相步进电机也是四线的，驱动器按照电机的标称电流设定，应该说是正确的，而且效率最高，输出转矩能够达到最大值。目前，新生产的步进电机大多是这种形式的。
而目前网友大多是买的二手早期生产的步进电机，多是两相六线制的（四组两对串联线圈，每对有中心抽头），还有少量八线制的（四组两对独立线圈）。
是两相六线制步进电机有两种接法，第一种是舍弃中心抽头接两端，实际就是将每组的两个相线圈串联起来使用，电机堵转矩大和效率高些，但是高速性能差。第二种是接中心抽头和一端，这种接法电机高速性能好些，但是每相有一组线圈空闲，堵转矩小和效率低些。目前网友大多是采用第一种接线方法。这就出现一个问题，两相驱动器的电流到底应该设置多大正确，一般还都是按电机标称电流值来设定，这就出现了前面提到的电机效率问题。
一般步进电机标注的电流是相电流（或电阻），就是每组线圈的电流值（或电阻），如果两相六线制步进电机采用第一种接法，相当于将两组线圈串联起来，那么其每相电阻加大，额定工作电流减小，即使驱动器设置成标称电流也达不到各相的额定输出值。所以在选用驱动器和步进电机时出现电流匹配问题。正确的方法是应将驱动器的输出电流设定为步进电机额定相电流的0.7倍（也不是通常认为串联起来的电流减半）。举例，比如一个带中心抽头的两相步进电机，标称电流是3A，驱动器电流应该设定为3*0.7＝2.1A。所以就出现你尽管选了3A的步进电机，实际上它的功率相当于两相四线制的2.1A步进电机。
再谈谈八线制的步进电机接法，也有两种，第一种是将每两组线圈串联使用，这样驱动器的电流也是设定为电机相电流的0.7倍，这种接法电机发热量小，但是高转速性能差些。第二种接法是将每两组线圈并联使用，驱动器的电流设定为电机相电流的1.4倍，其优点是高转速性能好些，但是电机发热量大，但是步进电机有点温度是正常的，只要低于电机的消磁温度就行，一般步进电机的消磁温度在105度左右。
所以在你有了输出电流不可调的步进电机驱动器（指两相全桥输出驱动器，如网友常用的TA8435，TB6560、A3977等驱动芯片）后，如何选用步进电机很重要，如果你的驱动器是2A的，尽量选用两相四线制2A的电机（如二手的日本东方电机大多是这种）如果你选用两相六线制电机，就要选标称相电流为2 / 0.7＝2.9A（大约）的电机。这样才能更好地发挥驱动器的作用。
不过你要是选用的驱动器是半桥输出（如SLA7062M、SLA7026等驱动芯片），那只能接两相六线制电机，驱动器的电流和电机标称电流是一致的。不过这种驱动器目前很少，效率低。
对于六线和八线步进电机相线圈采用并联工作，可以发挥出最大的输出转矩和表现出很好的动力性能，六线电机是无法接成并联形式的，实际已经在内部串联起来了，串联的公共端是中心抽头。只有八线电机的相线圈是可以并联使用的。
如果能将电机后盖打开，看一下里边的接线结构，是可以进行改动的，使六线电机变成八线电机，这样就可以并联使用了，但不是所有的六线电机都能改制，只有从电机后面看到的连线接头形式的可以改动，而有的电机是焊盘接头，改制就需要高超的技术了。我已经改制了几个步进电机，即串联也可以并联使用，并联使用时相电流是原来的1.4倍，高速运转性能大大提高，转矩也提高不少。我在另外一个帖子有详细的改制方法介绍，可见

对于电控部分步进电机和驱动器的电路设计使用，有的网友不是很注意发挥其最佳效果，一味追求高价位和大电流，追求高速度。其实里边有很大的潜力能开发和利用，一个是你要认真计算一下机器载荷，到底需要多大的转矩和速度，尽管你的驱动器和电机选的都很大，但是其效果没有发挥出来，另外，你的速度也不要追求过高，想想实际加工过程中，你DIY机器的的进刀量又能有多大（要取决于机械结构、刀具及加工材料材质），速度高了也用不上，就像DIY雕刻机的机架一样，其机架的刚度并不是靠加大材料的重量和厚度来提高的，而是靠结构，一些网友做的小小的雕刻机竟有几百公斤重，都是用20mm甚至更厚的钢板做成，其实是一种很大的浪费，使用搬动也不方便，如果采用型材或者加工成筋骨结构，在保证刚度不变的情况下，重量可以减轻一大半。电机和驱动器也是同样，做好匹配可以达到事半功倍的效果，省钱省力。

附录三洋57型双轴头两相六线电机改造方法
我的步进电机是采用的三洋57型双轴头两相四线电机（带中心抽头），相电流2.9A。考虑到最大发挥步进电机的效率，对步进电机进行了改造，将原来的步进电机改成两项八线电机，这样增加了电机连线形式的灵活性，既可以串联使用，又可以并联使用。下面是改造的实例。
这是我的三个电机，成色非常好，关键是双轴头，可以安个铝合金小手轮。



第一步，小心打开步进电机后盖，不要将转子拿出来，这时候可以看到电机的输入引线，是两相六线的接法。


上边一黑一白两根线分别是两相两组线圈的中心抽头，小心用镊子拿出来。


小心用刀割开绝缘套，露出三根相连的线，其中两根漆包线（一红、一黄）分别是同相两组的公共端。


用热风枪小心将三根线剥离开，一定不要伤了漆包线的绝缘漆。


分好的样子


再加两根耐热导线和原来的两根导线，分别将分离的四个漆包线头单独引出来，用热缩管绝缘好。


再精心的将两组接线头放回到原来的位置，整个改制完成，


这样原来的两相六线步进电机便成了两相八线步进电机，既可以串联使用，又可以并联使用，非常灵活，关键是要用到并联使用，这样会提高步进电机的性能和转矩。


下一步就是要注意每相两组线圈并联时的相序，千万不要接错了，在改制完成之前记住每组相序，并联时是两组线圈正正相接作为一相端，负负相接作为另外一个相端接点。串联时，是两组线圈一正一负相联做公共端（即中心抽头），另外两根一正一负分别为电机输入端。我改制的目的就是要并联使用，所以原来的2.9A步进电机变成了4.01A的步进电机，怎么样，值不值。呵呵，测试已经做完，感觉性能有很大提高，特别是高速性能，不过电机发热量有所提高，没测，但是手能摸住，估计在四、五十度吧。等你看了我的测试视频，你就会............



另外，如果你确定电机只使用并联一种方法，就不用改成八线电机，引出8根线。你可以直接在电机里边将相线圈并联好，只引出四根线，就是一个电流提高1.4倍的完完全全的两相四线步进电机，美观方便实用。

[ 本帖最后由 ss570122 于 2008-1-28 08:44 编辑 ]

mattlee

是非常好的知识啊, 顶起来

fastarrow

我就准备这么搞，原来这样改过小的42的步进电机，发热小些

RENAULT

学习了！
多谢lz！

云浮

:em26: :em26: 这个作品如不鼓掌雷同捡了就走:em01:

duanyz

原帖由 ss570122 于 2008-1-28 08:08 发表
另外，如果你确定电机只使用并联一种方法，就不用改成八线电机，引出8根线。你可以直接在电机里边将相线圈并联好，只引出四根线，就是一个电流提高1.4倍的完完全全的两相四线步进电机，美观方便实用。

孙老师，请把这个并联的连接方法也用图示范下好吗？或者就用上面的图标示下怎么接线也好啊，拜托了，由衷说句谢谢。

6eyesdog

原帖由 duanyz 于 2008-1-28 17:23 发表



孙老师，请把这个并联的连接方法也用图示范下好吗？或者就用上面的图标示下怎么接线也好啊，拜托了，由衷说句谢谢。

我也想知道,请教孙老师并联是不是这样,中心抽头拆开然后这样连接??

回头赶紧拆开手头上的42电机,1.5A变2.1A:em15: ,刚好对上8435驱动板(2A):em00:

treo600v

天寒雪大，在家静心学习好文章。

ss570122

呵呵，图是拍不了了，电机已经安到机器上了，不过就是按楼上的中校画的这样接法。实际判断线圈的极性有几种方法可行

1、在改造过程中，看一下每相两组线圈是不同颜色的漆包线，比如我改的是红的和黄的。将中心红颜色中心抽头与黄颜色的另一端连接，将黄颜色的中心抽头与红颜色的另一端相连。
2、电机装好后也可以用万用表判定，对同相两组线圈分别用万用表正负表笔连接每一组的线圈两端，然后转动步进电机轴，呵呵，越快越好，这时候观察表针（转动时一定要使两组的的指针都一个方向运动，否则可以换一下表笔方向），让后就可以将正表笔的两个头连接，负表笔的两个头连接，就OK了！

panhu1981

是啊，认真听，好好学习

duanyz

原帖由 6eyesdog 于 2008-1-28 20:03 发表





我也想知道,请教孙老师并联是不是这样,中心抽头拆开然后这样连接??

回头赶紧拆开手头上的42电机,1.5A变2.1A:em15: ,刚好对上8435驱动板(2A):em00:

http://photo.5imx.com/up/0801/04/20081282 ...

你改也要照张相放上来啊！拜托

yml

:em26: :em24: :em21:

mattlee

原帖由 yml 于 2008-1-31 19:39 发表
:em26: :em24: :em21:

哇塞, 孙老师的贴确实非常长知识呀, 学习了!!!
小李

free-fly-h3

精华啊！感谢楼主指点。

dpcom

不能不顶·收藏慢慢看·谢谢知识分享

林大夫

早晚要用，留着慢慢看

dexing

写得很专业,很有帮助.

laosu

好帖子，正好要用来
谢谢孙老师！

dolls_furniture

收藏，留用，谢谢

allmight

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