CVK 系列步進電機和驅動器套件的特點

步進電機因其易于使用和準確定位而被廣泛用于各種應用。但近年來，大多數用戶要求高扭矩、低振動和更高的精度。

CVK 系列是一種步進電機和直流輸入驅動器組合，與傳統步進產品相比具有更高的扭矩、更低的振動和更高的精度。我們開發了重視扭矩的 1.8° 產品和重視低振動和高精度的 0.72°/0.36° 產品。CVK 系列的版本之間也高度兼容，便于標準化。

這里介紹一下CVK系列的特點和特點：

一、簡介

步進電機因其易于使用和高度精確的定位功能而被廣泛用于各種應用。近年來，不斷提出高扭矩、低振動、高精度的要求。

CVK 系列是一種直流輸入步進電機和驅動器套件，與傳統步進產品相比具有更高的扭矩、更低的振動和更高的精度。1.8°步進電機和驅動器封裝（“1.8°封裝”）專注于扭矩，0.72°/0.36°步進電機和驅動器封裝（“0.72°/0.36°封裝”）提供低振動和高精度。1.8° 和 0.72°/0.36° 封裝的驅動器高度兼容。因此，可以根據某些特性選擇電機，因為兩種封裝的安裝特性相似，便于標準化。更換電機也可以輕松完成。

步進電機驅動器可采用交流或直流電源電壓。DC 型驅動器通常更便宜、更緊湊并且可以很容易地安裝在設備中。CVK 系列是為直流電源電壓開發的，適用于需要驅動器安裝在設備中的應用（參見圖 1）。

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二、CVK系列產品線

CVK 系列提供范圍廣泛的封裝，包括 1.8° 和 0.72°/0.36° 步進電機。具有最低振動和最高精度的高分辨率類型提供卓越的性能（參見表 1）。

1.8°和0.72°/0.36°步進電機的區別在于它們的結構。圖 2 顯示了 1.8° 步進電機的定子，圖 3 顯示了 0.72°/0.36°（具體為 0.72°）步進電機的定子。

與0.72°步進電機相比，1.8°步進電機的繞組數（相數）較少，因此線圈的匝數和定子上的齒數較多，從而產生更高的扭矩.

1.8°和0.72°/0.36°步進電機的振動差異是由于相數不同。原則上1.8°和0.72°/0.36°步進電機的電機振動應該是一樣的，只要步距角一樣。但實際上各相產生的力矩變化很小，導致電機產生抖動。由于0.72°/0.36°步進電機的相數較多，因此產生的扭矩變化被分散，導致振動低于1.8°步進電機。出于同樣的原因，它在定位方面非常準確。圖 4 顯示了 0.36° 高分辨率步進電機的定子。

高分辨率型的齒比標準型（0.72°）更細更小。由于這些特點，分散了產生扭矩的方差，使其不僅具有較低的振動，而且具有較高的定位精度。

3. CVK系列的特點

CVK系列具有以下特點：

與傳統步進電機相比扭矩更高

低振動，微步驅動，在整個速度范圍內

1.8° 和 0.72°/0.36° 步進電機的通用驅動器設計

該驅動程序具有以下特點：

小巧纖薄的外形

兼容脈沖輸入線路驅動器或集電極開路型脈沖信號

簡單的電流設置

配備保護功能（報警輸出）

擴展的工作環境溫度范圍

4. CVK系列的特點

4.1. 轉矩特性

扭矩特性比傳統的直流輸入產品有所改善。1.8° 封裝采用雙極驅動系統 (1)，這是我們傳統步進產品所不具備的。為此，低速扭矩得到了改善。0.72°/0.36°封裝采用專注于高速扭矩的繞組規格。

高速運行在電流上升之前快速切換電機繞組電流，這導致扭矩下降。為避免這種情況，可減少線圈的匝數，從而降低阻抗并加快電流上升。但是，扭矩會通過減少線圈的匝數而降低。為了解決這個問題，驅動器被構建為兼容大電流輸出。

圖5顯示了CVK 1.8°封裝（CVK244AK）和傳統步進產品（CMK244-PAP）的速度-轉矩特性。此外，圖 6 顯示了 CVK 0.72°封裝（CVK544AK）和傳統產品（CRK544PAP）的速度-轉矩特性。

如前所述，與0.72°步進電機相比，1.8°步進電機在低速范圍內具有更高的扭矩，0.72°步進電機的設計側重于高速扭矩。圖 7 顯示了 CVK 1.8° 和 0.72° 步進電機的速度-轉矩特性。

4.2. 振動特性

由于步進電機以一定角度為增量旋轉，因此有時步進引起的振動會成為問題。通過利用稱為直流測速發電機的速度傳感器，將速度轉換為電壓，可以指示速度與速度波動 (Vp-p) 之間的關系。圖8為CVK 1.8°步進電機與傳統步進產品的對比。圖9顯示了CVK 0.72°步進電機和傳統步進產品。

CVK 系列在整個速度范圍內使用微步驅動器運行，因此無論速度如何都具有低振動。配合東方馬達特有的平穩驅動功能，在0～50r/min的速度范圍內運轉，可減少振動。配合Oriental Motor對電流的相位修正，在50～200r/min的速度范圍內運轉也能減少振動。此外，通過CVK驅動器內置的振動抑制控制，在500r/min及以上的速度范圍內運行可以減少振動。與傳統步進電機產品相比，1.8° 和 0.72° 步進電機均成功降低了振動，即使步距角發生變化，振動特性也不會改變。這是Oriental Motor獨有的微步控制功能的結果。

圖10顯示了CVK 1.8°和0.72°步進電機的振動特性比較。如圖所示，與 1.8° 步進電機相比，0.72° 步進電機的振動更低。

圖 11 顯示了 CVK 1.8° 封裝與相同電機與市售步進電機驅動器 IC 的振動特性比較。與市售驅動器相比，CVK 1.8°封裝具有更低的振動。

4.3. 停止位置精度

步進電機的停止位置精度在整步±0.05°以內。在微步進過程中，如果驅動器的輸出電流不是失真較小的正弦波，則與全步進相比，停止位置精度會降低。與傳統步進產品相比，CVK 系列在微步進過程中的驅動器輸出電流波形更加準確。這導致停止位置精度的提高。圖12顯示了CVK 1.8°步進電機和傳統產品（CMK 1.8°步進電機）的停止位置精度。

圖13為CVK 0.72°步進電機與傳統步進產品（CRK 0.72°步進電機）的停止位置精度。同樣，0.72°步進電機的驅動器輸出電流波形和停止位置精度也有所提高。與1.8°步進電機相比，0.72°步進電機的繞組數更多，因此停止位置精度更高。除了標準型0.72°步進電機外，0.36°高分辨率型的停止位置精度也大大提高。圖 14 顯示了 0.36° 高分辨率型步進電機的停止位置精度。

五、CVK系列驅動器特點

5.1. 1.8° 和 0.72°/0.36° 步進電機的通用驅動器設計

1.8° 和 0.72°/0.36° 封裝共享相同的硬件設計。由于兩者共享相同的驅動器功能、尺寸、連接器和 I/O 信號布局，因此很容易相互替換。表 2 顯示了驅動器的電機連接器引腳分配。1.8°和0.72°/0.36°步進電機的連接器是通用的，如表2所示，每種顏色的電機引線分別對應不同的顏色。

當同時使用 1.8° 和 0.72°/0.36° 步進電機或從 1.8° 更改為 0.72°/0.36° 步進電機以降低振動時，無需更改接線或脈沖輸入。關于步距角，1.8°和0.72°/0.36°步進電機共用相同的設置開關，如表3所示。

5.2. 小巧纖薄的外形

盡管 CVK 系列的驅動器與傳統的直流輸入封裝產品相比具有改進的特性，但它們的驅動器框架尺寸保持不變。它比傳統步進電機產品（0.72°/0.36° CRK 系列）更薄，從而可以減小整體設備尺寸。圖 15 顯示了 CVK 系列驅動器的尺寸，圖 16 和 17 顯示了傳統步進電機產品驅動器的尺寸。

5.3. 與脈沖輸入線路驅動器兼容

CVK系列驅動器的脈沖驅動系統除了集電極開路方式外，還兼容線路驅動方式，與傳統的DC輸入封裝相同。與集電極開路方式相比，線驅動方式能夠更容易地輸入更高頻率的脈沖，因此即使設置了高分辨率也可以高速運行。另外，線驅動方式的耐電氣噪聲性好，具有可以遠距離使用脈沖線的優點。圖 18 顯示了脈沖驅動系統的連接圖。

5.4. 當前設置

CVK系列驅動器可通過16檔旋轉開關（RUN開關）輕松設定電機運行電流，無需電流表。當負載較輕時，可以通過將電機運行電流設置為較低值（降低轉矩）來抑制電機的溫升。RUN 開關的設定值如表 4 所示。出廠設置為“F”模式。

可通過 STOP 開關更改靜止電流比。當開關處于 OFF 位置時，電流為電機運行電流的 25%，當開關處于 ON 位置時，電流為電機運行電流的 50%。

5.5. 保護功能（報警輸出）

CVK 系列驅動器配備了傳統 DC 輸入封裝產品所不具備的保護功能（警報輸出）。可通過輸出信號檢測驅動器過熱、過電壓和過電流等異常情況。通過使用這些信號，可以從主控制器監控條件。另外，發生警報時，驅動器的 PWR/ALM LED 閃爍紅色，通過計數 LED 的閃爍次數，可以確認保護功能動作的原因。該功能便于檢查告警原因。發生警報時電機電流停止，電機失去保持力矩。表 5 表示報警內容。

5.6. 擴展的操作環境

溫度范圍 驅動器輸出電路 FET 的導通電阻降低了傳統產品的約 1/20，以減少損耗。因此，即使輸出大電流，也不會產生熱量。此外，由于產生的熱量較少，CVK 驅動器的工作環境溫度范圍的上限從 40°C 提高到 50°C（104°F 到 122°F）（CMK 驅動器）。

6.總結

CVK 系列不僅充分利用了 1.8° 和 0.72°/0.36° 電機的特點，還實現了兩者之間的兼容性。此外，它還提供多種電機尺寸和優勢，可根據應用進行選擇。通過專注于該系列的脈沖驅動系統、電流設置和警報輸出功能的易用性，我們的工程師推動了對所有用戶易于使用的產品的開發。我們的最終目標是隨著未來產品線的擴展，讓CVK系列變得更容易選擇和使用。

　　審核編輯：湯梓紅