CVK系列步进电机和驱动器套件的特点

CVK 系列步进电机和驱动器套件的特点

步进电机因其易于使用和准确定位而被广泛用于各种应用。但近年来，大多数用户要求高扭矩、低振动和更高的精度。

CVK 系列是一种步进电机和直流输入驱动器组合，与传统步进产品相比具有更高的扭矩、更低的振动和更高的精度。我们开发了重视扭矩的 1.8° 产品和重视低振动和高精度的 0.72°/0.36° 产品。CVK 系列的版本之间也高度兼容，便于标准化。

这里介绍一下CVK系列的特点和特点：

一、简介

步进电机因其易于使用和高度精确的定位功能而被广泛用于各种应用。近年来，不断提出高扭矩、低振动、高精度的要求。

CVK 系列是一种直流输入步进电机和驱动器套件，与传统步进产品相比具有更高的扭矩、更低的振动和更高的精度。1.8°步进电机和驱动器封装（“1.8°封装”）专注于扭矩，0.72°/0.36°步进电机和驱动器封装（“0.72°/0.36°封装”）提供低振动和高精度。1.8° 和 0.72°/0.36° 封装的驱动器高度兼容。因此，可以根据某些特性选择电机，因为两种封装的安装特性相似，便于标准化。更换电机也可以轻松完成。

步进电机驱动器可采用交流或直流电源电压。DC 型驱动器通常更便宜、更紧凑并且可以很容易地安装在设备中。CVK 系列是为直流电源电压开发的，适用于需要驱动器安装在设备中的应用（参见图 1）。

 

二、CVK系列产品线

CVK 系列提供范围广泛的封装，包括 1.8° 和 0.72°/0.36° 步进电机。具有最低振动和最高精度的高分辨率类型提供卓越的性能（参见表 1）。

1.8°和0.72°/0.36°步进电机的区别在于它们的结构。图 2 显示了 1.8° 步进电机的定子，图 3 显示了 0.72°/0.36°（具体为 0.72°）步进电机的定子。

与0.72°步进电机相比，1.8°步进电机的绕组数（相数）较少，因此线圈的匝数和定子上的齿数较多，从而产生更高的扭矩.

1.8°和0.72°/0.36°步进电机的振动差异是由于相数不同。原则上1.8°和0.72°/0.36°步进电机的电机振动应该是一样的，只要步距角一样。但实际上各相产生的力矩变化很小，导致电机产生抖动。由于0.72°/0.36°步进电机的相数较多，因此产生的扭矩变化被分散，导致振动低于1.8°步进电机。出于同样的原因，它在定位方面非常准确。图 4 显示了 0.36° 高分辨率步进电机的定子。

高分辨率型的齿比标准型（0.72°）更细更小。由于这些特点，分散了产生扭矩的方差，使其不仅具有较低的振动，而且具有较高的定位精度。

3. CVK系列的特点

CVK系列具有以下特点：

与传统步进电机相比扭矩更高

低振动，微步驱动，在整个速度范围内

1.8° 和 0.72°/0.36° 步进电机的通用驱动器设计

该驱动程序具有以下特点：

小巧纤薄的外形

兼容脉冲输入线路驱动器或集电极开路型脉冲信号

简单的电流设置

配备保护功能（报警输出）

扩展的工作环境温度范围

4. CVK系列的特点

4.1. 转矩特性

扭矩特性比传统的直流输入产品有所改善。1.8° 封装采用双极驱动系统 (1)，这是我们传统步进产品所不具备的。为此，低速扭矩得到了改善。0.72°/0.36°封装采用专注于高速扭矩的绕组规格。

高速运行在电流上升之前快速切换电机绕组电流，这导致扭矩下降。为避免这种情况，可减少线圈的匝数，从而降低阻抗并加快电流上升。但是，扭矩会通过减少线圈的匝数而降低。为了解决这个问题，驱动器被构建为兼容大电流输出。

图5显示了CVK 1.8°封装（CVK244AK）和传统步进产品（CMK244-PAP）的速度-转矩特性。此外，图 6 显示了 CVK 0.72°封装（CVK544AK）和传统产品（CRK544PAP）的速度-转矩特性。

如前所述，与0.72°步进电机相比，1.8°步进电机在低速范围内具有更高的扭矩，0.72°步进电机的设计侧重于高速扭矩。图 7 显示了 CVK 1.8° 和 0.72° 步进电机的速度-转矩特性。

4.2. 振动特性

由于步进电机以一定角度为增量旋转，因此有时步进引起的振动会成为问题。通过利用称为直流测速发电机的速度传感器，将速度转换为电压，可以指示速度与速度波动 (Vp-p) 之间的关系。图8为CVK 1.8°步进电机与传统步进产品的对比。图9显示了CVK 0.72°步进电机和传统步进产品。

CVK 系列在整个速度范围内使用微步驱动器运行，因此无论速度如何都具有低振动。配合东方马达特有的平稳驱动功能，在0～50r/min的速度范围内运转，可减少振动。配合Oriental Motor对电流的相位修正，在50～200r/min的速度范围内运转也能减少振动。此外，通过CVK驱动器内置的振动抑制控制，在500r/min及以上的速度范围内运行可以减少振动。与传统步进电机产品相比，1.8° 和 0.72° 步进电机均成功降低了振动，即使步距角发生变化，振动特性也不会改变。这是Oriental Motor独有的微步控制功能的结果。

图10显示了CVK 1.8°和0.72°步进电机的振动特性比较。如图所示，与 1.8° 步进电机相比，0.72° 步进电机的振动更低。

图 11 显示了 CVK 1.8° 封装与相同电机与市售步进电机驱动器 IC 的振动特性比较。与市售驱动器相比，CVK 1.8°封装具有更低的振动。

4.3. 停止位置精度

步进电机的停止位置精度在整步±0.05°以内。在微步进过程中，如果驱动器的输出电流不是失真较小的正弦波，则与全步进相比，停止位置精度会降低。与传统步进产品相比，CVK 系列在微步进过程中的驱动器输出电流波形更加准确。这导致停止位置精度的提高。图12显示了CVK 1.8°步进电机和传统产品（CMK 1.8°步进电机）的停止位置精度。

图13为CVK 0.72°步进电机与传统步进产品（CRK 0.72°步进电机）的停止位置精度。同样，0.72°步进电机的驱动器输出电流波形和停止位置精度也有所提高。与1.8°步进电机相比，0.72°步进电机的绕组数更多，因此停止位置精度更高。除了标准型0.72°步进电机外，0.36°高分辨率型的停止位置精度也大大提高。图 14 显示了 0.36° 高分辨率型步进电机的停止位置精度。

五、CVK系列驱动器特点

5.1. 1.8° 和 0.72°/0.36° 步进电机的通用驱动器设计

1.8° 和 0.72°/0.36° 封装共享相同的硬件设计。由于两者共享相同的驱动器功能、尺寸、连接器和 I/O 信号布局，因此很容易相互替换。表 2 显示了驱动器的电机连接器引脚分配。1.8°和0.72°/0.36°步进电机的连接器是通用的，如表2所示，每种颜色的电机引线分别对应不同的颜色。

当同时使用 1.8° 和 0.72°/0.36° 步进电机或从 1.8° 更改为 0.72°/0.36° 步进电机以降低振动时，无需更改接线或脉冲输入。关于步距角，1.8°和0.72°/0.36°步进电机共用相同的设置开关，如表3所示。

5.2. 小巧纤薄的外形

尽管 CVK 系列的驱动器与传统的直流输入封装产品相比具有改进的特性，但它们的驱动器框架尺寸保持不变。它比传统步进电机产品（0.72°/0.36° CRK 系列）更薄，从而可以减小整体设备尺寸。图 15 显示了 CVK 系列驱动器的尺寸，图 16 和 17 显示了传统步进电机产品驱动器的尺寸。

5.3. 与脉冲输入线路驱动器兼容

CVK系列驱动器的脉冲驱动系统除了集电极开路方式外，还兼容线路驱动方式，与传统的DC输入封装相同。与集电极开路方式相比，线驱动方式能够更容易地输入更高频率的脉冲，因此即使设置了高分辨率也可以高速运行。另外，线驱动方式的耐电气噪声性好，具有可以远距离使用脉冲线的优点。图 18 显示了脉冲驱动系统的连接图。

5.4. 当前设置

CVK系列驱动器可通过16档旋转开关（RUN开关）轻松设定电机运行电流，无需电流表。当负载较轻时，可以通过将电机运行电流设置为较低值（降低转矩）来抑制电机的温升。RUN 开关的设定值如表 4 所示。出厂设置为“F”模式。

可通过 STOP 开关更改静止电流比。当开关处于 OFF 位置时，电流为电机运行电流的 25%，当开关处于 ON 位置时，电流为电机运行电流的 50%。

5.5. 保护功能（报警输出）

CVK 系列驱动器配备了传统 DC 输入封装产品所不具备的保护功能（警报输出）。可通过输出信号检测驱动器过热、过电压和过电流等异常情况。通过使用这些信号，可以从主控制器监控条件。另外，发生警报时，驱动器的 PWR/ALM LED 闪烁红色，通过计数 LED 的闪烁次数，可以确认保护功能动作的原因。该功能便于检查告警原因。发生警报时电机电流停止，电机失去保持力矩。表 5 表示报警内容。

5.6. 扩展的操作环境

温度范围 驱动器输出电路 FET 的导通电阻降低了传统产品的约 1/20，以减少损耗。因此，即使输出大电流，也不会产生热量。此外，由于产生的热量较少，CVK 驱动器的工作环境温度范围的上限从 40°C 提高到 50°C（104°F 到 122°F）（CMK 驱动器）。

6.总结

CVK 系列不仅充分利用了 1.8° 和 0.72°/0.36° 电机的特点，还实现了两者之间的兼容性。此外，它还提供多种电机尺寸和优势，可根据应用进行选择。通过专注于该系列的脉冲驱动系统、电流设置和警报输出功能的易用性，我们的工程师推动了对所有用户易于使用的产品的开发。我们的最终目标是随着未来产品线的扩展，让CVK系列变得更容易选择和使用。

　　审核编辑：汤梓红