步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理特性驅(qū)動(dòng)控制選用原則課件

1、步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理特性驅(qū)動(dòng)控制選用原則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的控制電機(jī)，常作為數(shù)字控制系玩。的執(zhí)行元件。由于其輸入信號(hào)是脈沖電壓，輸出角位移是斷續(xù)的，即每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步，因此叫做步進(jìn)電機(jī)，也稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)： (1)轉(zhuǎn)速和步距值不受電壓波動(dòng)、負(fù)載變化和溫度變化的影響，只與脈沖頻率同步，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的總位移量只取決于總的脈沖信號(hào)數(shù)。 (2)開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需反饋，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，工作更加可靠，維護(hù)更加方便，在一般定位驅(qū)動(dòng)裝置中具有足夠高的精度。 (3)控制性能好，可以在很寬的范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，起動(dòng)制動(dòng)、反向及

2、其他任何運(yùn)行方式的改變，都在少數(shù)脈沖內(nèi)完成。 (4)誤差不積累。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度與理論值之間總有一定的誤差但它每轉(zhuǎn)一圈都有固定的步數(shù)，所以在不失步的情況下，其步距誤差是不會(huì)積累的。 由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有上述優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于許多需要精確定位控制的場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)的進(jìn)紙、電腦繡花機(jī)和繪圖儀的x-y軸驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)移靶機(jī)的移位等。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，可以說(shuō)是最典型的例子。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，使得控制方便、工作可靠、成本較低的數(shù)控機(jī)床成為當(dāng)前機(jī)床發(fā)展的主流方向之一，這樣步進(jìn)電動(dòng)機(jī)成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的核心。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在近十幾年中發(fā)展很快好地解決了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

3、的驅(qū)動(dòng)電源問(wèn)題了許多自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。這是由于電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移第一節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，主要包括反應(yīng)式、永磁式和混合式三種。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理與磁阻式同步電動(dòng)機(jī)相似，都是利用磁力線(xiàn)力圖通過(guò)磁阻最小路徑的原理來(lái)產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，因此又稱(chēng)為磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，圖71(a)所示為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)依靠轉(zhuǎn)子永磁體和定子繞組磁動(dòng)勢(shì)之間所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩工作圖71(b)所示為 水磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；混合式進(jìn)電動(dòng)機(jī)則是反應(yīng)式和永磁式的結(jié)合構(gòu)較為復(fù)雜。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子通常采用成對(duì)的大齒狀結(jié)構(gòu)，如圖7

4、一l所示。徑向相對(duì)的兩個(gè)齒極組成一組(一相)，每個(gè)齒極上都裝有集中控制繞組。同一相的控制繞組可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，只要它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相反。這樣定子齒極的極對(duì)數(shù)就等于定子繞組的相數(shù)，即p=m。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子相數(shù)一般有三相、四相和五相。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不同于普通的交、直流電動(dòng)機(jī)，它必須與驅(qū)動(dòng)控制器、直流電源組成系統(tǒng)方能正常運(yùn)行如圖7 2所示。在實(shí)際系統(tǒng)中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制器是兩個(gè)不可分割的組成部分，這是因?yàn)榻o步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子控制繞組所加的電源既不是正弦交流，也不是恒定直流，而是脈沖電壓，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能不僅與電動(dòng)機(jī)本體有關(guān)，而且與驅(qū)動(dòng)控制器的性能也密切相關(guān)。因此，應(yīng)用中所說(shuō)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)均指步

5、進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)控制器的成套裝置。 目前結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且應(yīng)用較多的是三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所以下面就以三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明其工作原理和運(yùn)行特性。 圖7 3所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式(三個(gè)齒極，而轉(zhuǎn)子類(lèi)似于凸極同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相單三拍)，三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子有六這里討論有四個(gè)齒極的情況。 一、通電方式的分析 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要有以下通電方式： 1三相單三拍通電方式 當(dāng)a相繞組通入直流電流時(shí)。由于磁力線(xiàn)力圖通過(guò)磁阻最小的路徑，轉(zhuǎn)子將受到磁阻轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到l 3軸線(xiàn)與a相繞組軸線(xiàn)相重合的位置時(shí)，磁阻轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子停留在該位置如圖7 3(a)所示。如果a相繞組不斷電，轉(zhuǎn)子將

6、一直停留在這個(gè)平衡位置，稱(chēng)為“自鎖”。要使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。可以將a相繞組斷電，而使b相繞組通電。這樣轉(zhuǎn)子就會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30，轉(zhuǎn)到2 4軸線(xiàn)與b相繞組軸線(xiàn)相重合的位置，如圖7 3(b)所示。繼續(xù)改變通電狀態(tài)，即使b相繞組斷電，c相繞組通電，轉(zhuǎn)子將繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。，轉(zhuǎn)到1 3軸線(xiàn)與c相繞組軸線(xiàn)相重合的位置，如圖73(c)所示。如果三相定子繞組按照a-c-b順序通電則轉(zhuǎn)子將按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。上述定子繞組的通電狀態(tài)每切換一次稱(chēng)為“一拍”，其特點(diǎn)是每次只有一相繞組通電。每通入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，這個(gè)角度稱(chēng)為步距角。每經(jīng)過(guò)三拍完成一次通電循環(huán)，所以稱(chēng)為“三相單三拍”通電方式。 2三相雙三拍通

7、電方式 三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用單三拍通電方式時(shí)，在繞組斷、通電的間隙轉(zhuǎn)子有可能失去自鎖能力出現(xiàn)失步現(xiàn)象。另外，在轉(zhuǎn)子頻繁起動(dòng)、加速、減速的步進(jìn)過(guò)程中，由于受慣性的影響，轉(zhuǎn)子在平衡位置附近有可能出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。因此，三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單三拍運(yùn)行方式容易出現(xiàn)失步和振蕩，常采用雙三拍通電方式。 三相雙三拍通電方式的通電順序是ab bc caab。由于每拍都有兩相繞組同時(shí)通電，如a、b兩相通電時(shí)-轉(zhuǎn)子齒極1、3受到定子磁極a、x的吸引，而2、4受到b、y的吸引，轉(zhuǎn)子在兩者吸力相平衡的位置停止轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖74(a)所示。下一拍b、c相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30。達(dá)到新的平衡位置如圖74(b)所示。再下一拍(：、a

8、相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30。達(dá)到新的平衡位置，如圖7 4(c)所示。可見(jiàn)這種通電方式的步距角也是30。 采用三相雙三拍通電方式時(shí)，在切換過(guò)程中總有一相繞組處于通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子齒極受到定子磁場(chǎng)控制，不易失步和振蕩。 3三相六拍通電方式 這是一種將一相通電和兩相通電結(jié)合起來(lái)的運(yùn)行方式，其通電順序依次為aab bbc c ca a，即一相通電和兩相通電間隔輪流進(jìn)行，六種不同的通電狀態(tài)組成一個(gè)循環(huán)。當(dāng)a相單獨(dú)通電時(shí)，相應(yīng)狀態(tài)與單三相a相通電的情況完全一樣，磁阻轉(zhuǎn)矩將使轉(zhuǎn)子齒1、3定位于a相繞組軸線(xiàn)方向，如圖73(a)和圖75(a)所示。當(dāng)a、b通電時(shí)，相應(yīng)狀態(tài)與雙三相a、b通電的情況完全一樣，如圖

9、7 4(a)和圖7 5(b)所示。顯然從a相通電到a、b相通電，轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)15。 其余四個(gè)通電狀態(tài)依此類(lèi)推，相應(yīng)的步距角都是15，如圖75所示。二、多齒結(jié)構(gòu)的分析 對(duì)于圖73和圖7 4所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距角都太大不能滿(mǎn)足精密控制的要求。為了減小步距角可以將定、轉(zhuǎn)子加工成多齒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子上開(kāi)有數(shù)目較多的齒極，而定子每個(gè)大齒極上又開(kāi)有若干個(gè)小齒極，圖76所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的多齒結(jié)構(gòu)。下面進(jìn)一步分析這種多齒結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理。 圖7-6所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子有六個(gè)大齒極每個(gè)大齒極上又有三個(gè)小齒極；轉(zhuǎn)子沿圓周有50個(gè)小齒極(圖7 6中僅畫(huà)出部分)，并且定子上的小齒極和轉(zhuǎn)子上的小齒極齒距相等

10、。 設(shè)通電方式為三相單三拍。當(dāng)a相繞組通電時(shí)，產(chǎn)生沿a相繞組軸線(xiàn)方向的磁通，由于磁通力圖通過(guò)磁阻最小的路徑使轉(zhuǎn)子受到磁阻轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到轉(zhuǎn)子齒的軸線(xiàn)與0定子齒極ax的軸線(xiàn)對(duì)齊為止。因?yàn)檗D(zhuǎn)子共有50個(gè)齒，所以齒距角。，而定子一個(gè)大齒極所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)為不是整數(shù)，這樣當(dāng)齒極a下定、轉(zhuǎn)子齒的軸線(xiàn)對(duì)齊時(shí)齒極b和齒極c下定、轉(zhuǎn)子齒的軸線(xiàn)必然分別錯(cuò)開(kāi)三分之一和三分之二齒距角，即如圖7 7(a)所示。 如果將a相繞組斷電，而使b相繞組通電，則產(chǎn)生沿b相繞組軸線(xiàn)方向的磁通，同樣的道理，轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)三分之一的齒距角，使轉(zhuǎn)子齒的軸線(xiàn)與定子齒極b-y的軸線(xiàn)對(duì)齊，如圖77(b)所示。繼續(xù)改變通電狀態(tài)，即使b

11、相繞組斷電，c相繞組通電，轉(zhuǎn)子將繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)寺的齒距角，轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子齒的軸線(xiàn)與定子齒極c z的軸線(xiàn)對(duì)齊的位置，如圖7-7(c)所示。如果三相定子繞組按照a c b的順序通電，則轉(zhuǎn)子將按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。可見(jiàn)，這種情況下步距角為24。 如果通電方式為三相雙三拍，相當(dāng)于有三對(duì)等效的定子齒極在輪流產(chǎn)生相應(yīng)方向的磁通(見(jiàn)圖74)，因此步距角還是24。如果通電方式為三相六拍，就相當(dāng)于有六對(duì)等效的定子齒極在輪流產(chǎn)生相應(yīng)方向的磁通(見(jiàn)圖7-5)，而定子一個(gè)等效大齒極所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)為也不是整數(shù)，這樣相鄰兩對(duì)等效大齒極下的定子齒和轉(zhuǎn)子齒必然分別錯(cuò)開(kāi)六分之一的齒距角，即因此步距角將是12。 三、步距角和轉(zhuǎn)速的計(jì)算

12、根據(jù)以上分析可知步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，每相繞組不是恒定地通電，而是脈沖式地通電。通電狀態(tài)每循環(huán)一次，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距。若轉(zhuǎn)子齒數(shù)為zr則轉(zhuǎn)子相鄰兩齒間的夾角，即齒距角為轉(zhuǎn)子每一步轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度，即步距角為 式中：n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距需要的通電狀態(tài)數(shù)即拍數(shù)。對(duì)于三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)通電方式為單三拍或雙三拍時(shí)，nm；當(dāng)通電方式為六拍時(shí)，n一2m。 可見(jiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角和定子相數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)成反比。定子相數(shù)越多，則步距角越小，精度越高，但供電電源和電機(jī)結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。所以，一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)不超過(guò)六相，而且主要是通過(guò)增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)來(lái)提高系統(tǒng)精度。 由式(7 2)可知，每輸入一個(gè)電壓脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角

13、度是整個(gè)圓周角的也就是轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)。若脈沖電源的頻率為f，則轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圓周數(shù)，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 可見(jiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于脈沖電源的頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)而與電壓、負(fù)載和溫度等因素?zé)o關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)一定時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與脈沖電源的頻率成正比，即電視轉(zhuǎn)速與脈沖頻率同步。這樣，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以直接采用開(kāi)環(huán)控制，并進(jìn)行較寬范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速。 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有靜止、單步運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行三種運(yùn)行狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行特性，下面分別予以介紹。 一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜止?fàn)顟B(tài)是指當(dāng)控制脈沖停止送入，如果某些定子繞組仍通以恒定不變的電流時(shí)，轉(zhuǎn)子將固定于某一位置保持不動(dòng)的情況。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜特性可以用靜態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩

14、te與轉(zhuǎn)子失調(diào)角e之間的關(guān)系te=f(e)來(lái)描述，稱(chēng)為矩角特性。 根據(jù)前面通電方式的分析可以知道。多相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組可以是一相通電，也可以是幾相同時(shí)通電，下面分別進(jìn)行討論。 1單相通電時(shí) 失調(diào)角e是指轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的電角度，即通電相的定、轉(zhuǎn)子齒中心線(xiàn)問(wèn)用電角度表示的夾角，如圖7-8所示。 如果將轉(zhuǎn)子齒數(shù)看作轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，電角度就等于空間機(jī)械角度乘以轉(zhuǎn)子齒數(shù)，即一個(gè)齒距就對(duì)應(yīng)2電角度，用電角度表示的齒距角為相應(yīng)的步距角為 所以，當(dāng)拍數(shù)一定時(shí)無(wú)論轉(zhuǎn)子齒數(shù)是多少，用電角度表示的步距角是一定值。對(duì)于三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通電方式為單三拍或雙三拍時(shí)，步距角為23電角度；通電方式為六拍時(shí)，步距角為3電角

15、度。在單相通電時(shí)，通電相的定子齒和轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，失調(diào)角e=0，轉(zhuǎn)子處于零位。此時(shí)，定、轉(zhuǎn)子齒之間雖有較大的吸力，但這個(gè)吸力是垂直于轉(zhuǎn)軸的。轉(zhuǎn)子上沒(méi)有切向的磁拉力，轉(zhuǎn)矩te=0，轉(zhuǎn)子處于平衡位置，如圖7-8(a)所示 。 若轉(zhuǎn)子齒相對(duì)于定子齒向右錯(cuò)開(kāi)一個(gè)角度，這時(shí)就出現(xiàn)了切向磁拉力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩te,其作用是阻礙轉(zhuǎn)子齒的錯(cuò)開(kāi)，故為負(fù)值。顯然，當(dāng)e2時(shí)，e越大te就越大如圖78(b)所示。 當(dāng)e2時(shí)，由于氣隙段磁路的加長(zhǎng)，磁阻顯著增加，進(jìn)入轉(zhuǎn)子齒頂?shù)拇磐看鬄闇p少。切向磁拉力以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩te將減小。直到e=時(shí)，轉(zhuǎn)子齒處于兩個(gè)定子齒的正中，兩個(gè)定子齒對(duì)轉(zhuǎn)子齒的磁拉力互相抵消，轉(zhuǎn)矩te=0,如圖7 8(c

16、)所示 如果e繼續(xù)增大，即e則轉(zhuǎn)子齒將受到另外一個(gè)定子齒磁拉力的作用，出現(xiàn)與e 通過(guò)以上分析可以知道，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩te隨失調(diào)角e作周期性的變化，變化周期是一個(gè)齒距，即2電角度。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，矩角特性te=(e)的形狀是比較復(fù)雜的，它與氣隙的長(zhǎng)度、定轉(zhuǎn)子齒的形狀以及磁路飽和的程度都有關(guān)系。對(duì)于反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其單相通電時(shí)的矩角特性可近似為正弦函數(shù)曲線(xiàn)。如圖7 9所示，相應(yīng)的表達(dá)式為式中：tem靜態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩的最大值，它表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載的能力，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)很多特性的優(yōu)劣直接相關(guān)。所以，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值tem步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最主要的性能指標(biāo)之一，通常在技術(shù)數(shù)據(jù)中都會(huì)指明。 由圖7-9可見(jiàn)，e=

17、o是理想的穩(wěn)定平衡點(diǎn)，因?yàn)槿粲型饬Ω蓴_，使轉(zhuǎn)子偏離初始穩(wěn)定平衡位置，只要偏離的角度在之間，即沒(méi)有超過(guò)12齒距范圍，一旦干擾消失，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下將恢復(fù)在e=0這一位置。當(dāng)e=時(shí)，雖然電磁轉(zhuǎn)矩也等于零，但是如果有外力干擾使轉(zhuǎn)子偏離該位置，當(dāng)干擾消失后，轉(zhuǎn)子將不能再回到e=的位置，而是在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，穩(wěn)定于e=o或e=2的位置。因此，e=為不穩(wěn)定平衡點(diǎn)。 總之，e0,圖7-11中陰影線(xiàn)所示)轉(zhuǎn)子將向前轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)b，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子失調(diào)角為eb。這樣，電動(dòng)機(jī)就前進(jìn)了一個(gè)步距角be=eb-ea. 由圖7一n可見(jiàn)，要保證電動(dòng)機(jī)能夠步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能大于相鄰兩拍矩角特性的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電

18、磁轉(zhuǎn)矩。即相鄰兩拍矩角特性交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單步運(yùn)行時(shí)能夠帶動(dòng)的極限負(fù)載，稱(chēng)為極限起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(或最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩)tst其表達(dá)式為 在規(guī)定的電源條件下，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值tem是一定的，要提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力，應(yīng)增大運(yùn)行拍數(shù)n，如三相電機(jī)由單三拍或雙三拍運(yùn)行改為六拍運(yùn)行。 如果是兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。則由于nm一2(即兩矩角特性相差電角度)tst=o因此反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足m3相數(shù)越多，極限起動(dòng)轉(zhuǎn)矩tst接近靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值t。，負(fù)載能力就強(qiáng)。由于實(shí)際負(fù)載可能發(fā)生變化，tem的計(jì)算電不嚴(yán)密，因此選用電機(jī)時(shí)應(yīng)留有足夠的余量。 另外還要注意，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單步運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子在由一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)a

19、達(dá)到另一個(gè)新的穩(wěn)平衡點(diǎn)b的過(guò)程中，所積累的動(dòng)能和慣性會(huì)使轉(zhuǎn)子沖過(guò)新的平衡位置，而此后te-tl0(見(jiàn)圖7 11)，又使電動(dòng)機(jī)減速，進(jìn)而反向運(yùn)行。由于能量消耗和阻尼的結(jié)果，轉(zhuǎn)子將在新的平衡位置附近作衰減的振蕩。 這種振蕩現(xiàn)象對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行是不利的它影響了系統(tǒng)的精度，并產(chǎn)生一定的振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)甚至可能使轉(zhuǎn)子失步，所以應(yīng)設(shè)法增大阻尼加以削弱。 三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行和動(dòng)特性 隨著外加脈沖頻率的提高，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。在伺服系統(tǒng)中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常做起動(dòng)、制動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速等動(dòng)作，并在各種頻率下運(yùn)行。這就要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步數(shù)與脈沖數(shù)嚴(yán)格相等，既不失步也不越步，而且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)

20、應(yīng)是平穩(wěn)的。否則，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的“步進(jìn)”精度就失去了意義。因此，在伺服系統(tǒng)中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)必須具有良好的動(dòng)特性。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)特性可以用動(dòng)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩te與電源脈沖頻率，之間的關(guān)系來(lái)描述f稱(chēng)為矩頻特性。 圖7 12所示為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性曲線(xiàn)，該特性表明隨著電源頻率，的升高，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩要下降，這主要是由于定子控制繞組電感的影響而造成的。因?yàn)榭刂苹芈房傆幸欢ǖ碾姼?，控制繞組通、斷電后，電流均需一定的上升或下降的時(shí)間。當(dāng)電源頻率較低時(shí)，繞組通電和斷電的周期較長(zhǎng)，電流的波形比較接近于理想矩形波電機(jī)負(fù)載能力較強(qiáng)如圖7 13(a)所示

21、。當(dāng)電源頻率升高后周期縮短，電流來(lái)不及上升到穩(wěn)定值就開(kāi)始下降，因而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就要減小。電機(jī)的負(fù)載能力也就下降，如圖7 13(b)所示。 此外當(dāng)頻率增加時(shí)，電機(jī)鐵心中的渦流損耗隨之增大，使輸出功率和轉(zhuǎn)矩下降。當(dāng)輸入脈沖頻率增加到一定值時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已無(wú)法帶動(dòng)任何負(fù)載，而且只要受到很小的擾動(dòng)，就會(huì)振蕩、失步，甚至停轉(zhuǎn)。 從圖712所示的矩頻特性可知，對(duì)于一定的供電方式，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的工作頻率就越低。當(dāng)te=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率即為極限頻率，稱(chēng)為最大連續(xù)運(yùn)行頻率fmax動(dòng)機(jī)的工作頻率絕對(duì)不能超過(guò)fmax 值得注意的是,在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所能施加的最高頻率(稱(chēng)為起動(dòng)頻率fst)比連續(xù)運(yùn)行頻

22、率低多，如圖7-12中的虛線(xiàn)所示。這是因?yàn)樵谄饎?dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)除了要克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl還要克服加速度力矩。 提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行頻率的途徑除了提高電磁轉(zhuǎn)矩的基本方法外，還包括增加電機(jī)運(yùn)行的拍數(shù)、減小電機(jī)的時(shí)間常數(shù)、減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、采用機(jī)械阻尼裝置等措施。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不同于普通的控制電機(jī)，給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子控制繞組所加的電源既不是正弦交流，也不是恒定直流，而是脈沖電壓，它必須由特定的脈沖電源供電。因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制相對(duì)比較復(fù)雜。 一、驅(qū)動(dòng)控制器 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和元刷直流電動(dòng)機(jī)一樣都是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)本體與其驅(qū)動(dòng)控制器構(gòu)成一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能在很大程度上取決于所使用的

23、驅(qū)動(dòng)控制器的質(zhì)量。 1驅(qū)動(dòng)控制器的組成 圖7 14所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的組成示意圖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器主要由脈沖發(fā)生器、脈沖分配器(環(huán)形分配器)和功率放大器組成。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率從幾赫茲到幾卜千赫茲連續(xù)變化的脈沖信號(hào)，脈沖分配器根據(jù)指令把脈沖按一定的邏輯關(guān)系加到定子各相繞組的功率放大器上使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照一定的通電方式運(yùn)行。因?yàn)槊}沖分配器輸出的電流只有幾毫安，所以必須進(jìn)行功率放大由功率放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2.對(duì)驅(qū)動(dòng)控制器的要求 (1)驅(qū)動(dòng)控制器的相數(shù)、電壓、電流和通電方式都要滿(mǎn)足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求。 (2)驅(qū)動(dòng)控制器的頻率要滿(mǎn)足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻率和連續(xù)運(yùn)行頻率的要求。 (3)能最大

24、限度地抑制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (4)工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)。 (5)成本低，效率高，安裝和維護(hù)方便。 3驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi) (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的控制過(guò)程可以通過(guò)各種邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如由門(mén)電路和觸發(fā)器組成脈沖分配器。這種控制方法線(xiàn)路較復(fù)雜，成本高，而且一旦成型很難改變控制方案缺少靈活性。 (z)由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能直接接受數(shù)字量輸入，因此特別適合于微機(jī)控制。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，基于微機(jī)控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛。在這種控制系統(tǒng)中，脈沖發(fā)生和脈沖分配功能可由微機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也由微機(jī)來(lái)控制。采用計(jì)算機(jī)控制，不僅可以用很低的成本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制過(guò)程。而且具有

25、很高的靈活性便于控制功能的升級(jí)和擴(kuò)充。 (3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還可以采用專(zhuān)用集成電路來(lái)構(gòu)成。這種控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，在系列化產(chǎn)品中應(yīng)該優(yōu)先采用。 二、功率驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大電路的種類(lèi)很多按照電流流過(guò)定子控制繞組的方向是單向的還是雙向的，可以分為單極性驅(qū)動(dòng)電路和雙極性驅(qū)動(dòng)電路。單極性驅(qū)動(dòng)電路適用于反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，雙極性驅(qū)動(dòng)電路適用于永磁式和混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。這里僅介紹單極性驅(qū)動(dòng)電路。 1單電壓驅(qū)動(dòng)電路 單電壓驅(qū)動(dòng)電路的原理如圖7 15所示。來(lái)自脈沖分配器的信號(hào)電壓經(jīng)過(guò)電流放大后加到功率開(kāi)關(guān)管vt的基極，控制vt的導(dǎo)通和關(guān)斷，即控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子相繞組的通電和

26、斷電。二極管vd則在vt關(guān)斷期間起續(xù)流作用。 由于繞組電感的影響，相繞組的通電和斷電不能瞬時(shí)完成。由于電流上升緩慢會(huì)導(dǎo)致電機(jī)動(dòng)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩下降，因此應(yīng)設(shè)法減小電流變化的時(shí)間常數(shù)。使電流前沿變陡(見(jiàn)圖7-13)。通常在相繞組回路中串人電阻rs，使繞組回路的時(shí)間常數(shù)減小。為了達(dá)到同樣的穩(wěn)態(tài)電流值，直流電源的電壓就要相應(yīng)地提高。 單電壓驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)器件少、成本低，但串聯(lián)電阻rs會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，效率較低只適用于驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)或用于性能指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合。 2雙電壓驅(qū)動(dòng)電路 用提高直流電源電壓的方法可以使定子相繞組中的電流迅速上升。這樣就產(chǎn)生了雙電壓驅(qū)動(dòng)。雙電壓驅(qū)動(dòng)有兩種方式，即雙電壓法和

27、高低電壓法。 (1)雙電壓法。雙電壓法的基本思路是在低頻段使用較低的直流電壓，而在高頻段使用較高的直流電壓，其驅(qū)動(dòng)電路的原理如圖7 16(a)所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在低頻段時(shí)，給開(kāi)關(guān)管vti基極加低電平使vti關(guān)斷。這時(shí)相繞組由低壓電源ul供電控制脈沖通過(guò)vt2使繞組得到低壓脈沖；當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在高頻段時(shí)，給開(kāi)關(guān)管vtl基極加高電平，使vtl導(dǎo)通。這時(shí)，二極管vd2反向截止切斷低壓電源ul，而相繞組由高壓電源uh供電，控制脈沖通過(guò)開(kāi)關(guān)管vt2使繞組得到高壓脈沖。 這種驅(qū)動(dòng)電路在低頻段與單電壓驅(qū)動(dòng)相同在高頻段通過(guò)轉(zhuǎn)換電源電壓提高電流響應(yīng)速度，但仍需要在繞組回路中串聯(lián)電阻rs并沒(méi)有擺脫單電壓驅(qū)動(dòng)的弱點(diǎn)。

28、另外，將頻率劃分為高、低兩段，使特性不連續(xù)，有突變。 (2)高低電壓法。高低電壓法的基本思路是不論電動(dòng)機(jī)工作的頻率如何在相繞組開(kāi)始通電的時(shí)候用較高的直流電壓，使繞組電流迅速上升然后用較低的直流電壓來(lái)維持繞組中的電流-其驅(qū)動(dòng)電路的原理如圖7- 16(b)所示。 當(dāng)要求某相繞組通電時(shí)，開(kāi)關(guān)管vtl和開(kāi)關(guān)管vt2的基極都有信號(hào)電壓輸入，高壓控制脈沖ul和低壓控制脈沖ul。同頻率并同時(shí)起步但脈沖寬度要窄很多，圖7 17所示為高低電壓驅(qū)動(dòng)的電壓、電流波形。兩個(gè)控制脈沖使開(kāi)關(guān)管vtl和vt2同時(shí)導(dǎo)通，于是高電壓uh為相繞組供電。這時(shí)，二極管vd2承受反向電壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，使得低電壓ul不起作用。在高電壓

29、uh作用下繞組電流快速上升。當(dāng)高壓控制脈沖“。降為低電平時(shí)。vtl關(guān)斷，高電壓uh被切斷而低電壓則通過(guò)二極管vd2為繞組繼續(xù)供電。由于繞組電阻小，回路中又沒(méi)有串聯(lián)電阻，因此低電壓只需要數(shù)伏即可為相繞組提供較大的電流。 當(dāng)要求繞組斷電時(shí)，vt2基極上的信號(hào)電壓消失。于是vt2截止，繞組中的電流經(jīng)二極管vdl、高壓電源uh、電源地、低壓電源ul和二極管vd2放電，電流迅速下降，如圖7- 17所示。 這種高低壓切換型驅(qū)動(dòng)電路能夠保證相繞組在很寬的頻段內(nèi)具有較大的平均電流，在關(guān)斷時(shí)電流又能迅速下降，因此改善了電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)性能。另外由于相繞組回路不需要串聯(lián)電阻，因此功率損耗比較小。但是，這種驅(qū)動(dòng)

30、電路在低頻時(shí)繞組通電時(shí)間長(zhǎng)，電流有較大的過(guò)沖，所以低頻時(shí)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲較大，存在低頻共振現(xiàn)象。 3斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路 斬波恒流驅(qū)動(dòng)的基本思路是，無(wú)論電機(jī)是在鎖定狀態(tài)還是在低頻段或高頻段運(yùn)行，均使導(dǎo)通相繞組的電流保持額定值，其電路的原理如圖7 18所示。相繞組的通斷由開(kāi)關(guān)管vtl和vt2共同控制vt2的發(fā)射極接一個(gè)采樣電阻r，該電阻上的壓降與相繞組電流i成正比。 當(dāng)控制脈沖“ui為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管vtl和vt2均導(dǎo)通直流電源向繞組供電。由于繞組電感的影晌，采樣電阻r上的電壓逐漸升高，當(dāng)超過(guò)給定電壓ua時(shí)，比較器輸出低電平，使其后面的與門(mén)也輸出低電平vtl被截止直流電源被切斷，繞組電流i經(jīng)vt2、

31、_r、vd2續(xù)流而衰減，采樣電阻r上的電壓隨之下降。當(dāng)采樣電阻r上的電壓小于給定電壓“ua時(shí)，比較器輸出高電平，其后的與門(mén)也輸出高電平，vtl重新導(dǎo)通，直流電源又開(kāi)始向繞組供電。如此反復(fù)相繞組的電流就穩(wěn)定在由給定電壓“ua所決定的數(shù)值上。 當(dāng)控制脈沖“ui，變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，開(kāi)關(guān)管vtl和vt2均截止。繞組中的電流經(jīng)二極管vi)1、直流電源u、電源地和二極管vd2放電迅速下降，圖7 -19所示為斬波恒流驅(qū)動(dòng)的電壓、電流波形(其中ub1是開(kāi)關(guān)管vtl的基極電位)。 可見(jiàn)，在控制脈沖“為高電平期間，直流電源以脈沖方式供電，保證了相繞組電流的基本恒定使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩較為均衡，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。這種驅(qū)動(dòng)電路的

32、另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，能夠有效地抑制振蕩，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)振蕩的根本原因是能量過(guò)剩，而斬波恒流驅(qū)動(dòng)的輸入能量是隨著繞組電流的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)的，可以有效地防止能量積聚。但是，由于電流波形為鋸齒波，這種驅(qū)動(dòng)方式會(huì)產(chǎn)生較大的電磁噪聲。 4調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路 從根本上說(shuō)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是由定子相繞組中的電流決定的。一般希望低速運(yùn)行時(shí)繞組電流上升緩慢一些，使轉(zhuǎn)子向新的穩(wěn)定平衡位置移動(dòng)時(shí)不要有嚴(yán)重的過(guò)沖，以避免產(chǎn)生劇烈的振蕩；而在高速運(yùn)行時(shí)電流波形的前沿較陡，能夠迅速建立繞組電流，提高負(fù)載能力。然而。前面三種驅(qū)動(dòng)電路都不能很好滿(mǎn)足這一要求，為此可采用調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)方式。 調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路的原理如圖7-20所示。積分器

33、對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行積分其輸出電壓與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波在比較器中進(jìn)行比較，產(chǎn)生脈寬隨頻率變化的控制信號(hào)，并用以控制電壓調(diào)整器。電壓調(diào)整器采用脈寬調(diào)制(pwm)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，其輸出電壓u2與控制信號(hào)的脈寬成正比即隨脈沖頻率的上升而上升。這樣，就達(dá)到了按照輸入脈沖信號(hào)頻率的變化自動(dòng)調(diào)整相繞組電壓，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整相繞組電流的目的。調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)的電流波形如圖7 21所示。 這種調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)方式類(lèi)似于雙電壓驅(qū)動(dòng)電路其優(yōu)點(diǎn)是相繞組電壓可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制效果較好。但是這種驅(qū)動(dòng)電路需要的器件較多。線(xiàn)路較復(fù)雜而且在實(shí)際運(yùn)行時(shí)針對(duì)不同參數(shù)的電機(jī)，還要相應(yīng)調(diào)整電壓u2隨脈沖頻率變化的特性，因此也存在一定的局限性。 5細(xì)分

34、驅(qū)動(dòng)電路 細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制又稱(chēng)為微步距控制，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)控制的新技術(shù)之一，可以達(dá)到極高的控制精度。所謂細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制，就是指把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角進(jìn)一步減小把原來(lái)的一步再細(xì)分成若干微步(如100步)。這樣步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)就近似為勻速運(yùn)動(dòng)，并能在任何位置準(zhǔn)確停步。 為了達(dá)到上述目的，可以設(shè)法將定子相繞組中原來(lái)的矩形波電流改為階梯波電流，如圖7 22所示。這樣，在相繞組電流的每個(gè)階梯電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，步距角大為減小。電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時(shí)負(fù)載能力也得到顯著提高。 實(shí)現(xiàn)階梯波電流的方法有兩種。具體介紹如下： (1)第一種是通過(guò)順序脈沖發(fā)生器形成若干等幅又等寬的脈沖用相應(yīng)數(shù)量的完全相同的脈沖放大器分別進(jìn)行功率

35、放大最后在電機(jī)的相繞組中將這些脈沖電流進(jìn)行疊加，合成階梯波電流，如圖723(a)所示。這種方法使用的功放元件很多，但元件的容量較小且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易調(diào)整適用于中、大功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。 (2)第二種是對(duì)順序脈沖發(fā)生器所形成的等幅又等寬的脈沖，先用加法器合成階梯波，再對(duì)階梯波信號(hào)進(jìn)行功率放大，如圖723(b)所示。這種方法所用功放元件少，但元件的容量較大，適用于微、小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。 細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制可以使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角成數(shù)量級(jí)地減小，大大提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度，同時(shí)也可以減小或消除振蕩降低噪聲，并抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因而值得推廣應(yīng)用。 一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) (1)步

36、距角。指每給一個(gè)脈沖信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的角度通常用電角度來(lái)表示，常用的步距角有036、06、0 72、075、o9、12、15、18、225、36、45等。與之配套的驅(qū)動(dòng)控制器均具有整步、半步驅(qū)動(dòng)功能(半步驅(qū)動(dòng)的步距角是整步驅(qū)動(dòng)的12)。當(dāng)用戶(hù)有特殊要求時(shí)，還可對(duì)上述步距角進(jìn)行細(xì)分處理，即可進(jìn)行5細(xì)分(15步距角)、10細(xì)分(110步距角)或更高精度的細(xì)分。 (2)精度。通常指的是最大步距誤差。從使用者的角度看，多數(shù)情況使用累積誤差比較方便。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差是零。所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本上一般不給出精度指標(biāo)。 (3)定位轉(zhuǎn)矩。指繞組不通電時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的最大值，或轉(zhuǎn)角不超過(guò)一定值時(shí)的轉(zhuǎn)矩

37、。通常反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩為零，除非具有特殊的產(chǎn)生定位轉(zhuǎn)矩的裝置。永磁式和混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有一定的定位轉(zhuǎn)矩。 (4)靜轉(zhuǎn)矩。指不改變控制繞組通電狀態(tài)即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)情況下的電磁轉(zhuǎn)矩。它是相繞組電流及失調(diào)角的函數(shù)。對(duì)應(yīng)于某一失調(diào)角時(shí)，靜轉(zhuǎn)矩的最大值稱(chēng)為最大靜轉(zhuǎn)矩它取決于通電狀態(tài)及繞組內(nèi)電流的值。 (5)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的最大輸出轉(zhuǎn)矩。它與運(yùn)行頻率有關(guān)。當(dāng)然對(duì)于在一定頻率情況下，最大靜轉(zhuǎn)矩越大其動(dòng)轉(zhuǎn)矩也就越大。 (6)起動(dòng)頻率。指電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)和停止均元失步的最高頻率又稱(chēng)為最高起動(dòng)頻率或空載起動(dòng)頻率。負(fù)載時(shí)，對(duì)于一定的電動(dòng)機(jī)及一定的驅(qū)動(dòng)器，起動(dòng)頻率值與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，即

38、負(fù)載越大，起動(dòng)頻率越低。 (7）運(yùn)行頻率。指頻率連續(xù)上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)能不失步運(yùn)行的最高頻率，又稱(chēng)為連續(xù)頻率。 另外，一般產(chǎn)品樣本中還會(huì)給出相電流指標(biāo)，該指標(biāo)只在配套整機(jī)系統(tǒng)中有電流限止時(shí)需要參考。至于產(chǎn)品樣本中給出的相數(shù)指標(biāo)，大多數(shù)用戶(hù)可以不必考慮，只有自配驅(qū)動(dòng)控制器的用戶(hù)需要參考。 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用原則 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化裝置選用時(shí)需要考慮機(jī)械、電氣和驅(qū)動(dòng)控制等諸多因素。對(duì)于終端用戶(hù)-最好是選擇一個(gè)生產(chǎn)商的配套產(chǎn)品這樣能夠保證配置合理品質(zhì)優(yōu)良。 1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇首先要考慮的是外形尺寸(機(jī)座號(hào))、轉(zhuǎn)矩和步距角。最大靜轉(zhuǎn)矩是主要參考指標(biāo)同時(shí)還要考慮實(shí)際工作點(diǎn)的動(dòng)轉(zhuǎn)矩(需查看矩頻特性曲線(xiàn))。一般動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能很大程度上取決于矩頻特性。一個(gè)矩頻特性好的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可在高的步進(jìn)頻率下帶動(dòng)負(fù)載從而以最少的時(shí)問(wèn)對(duì)負(fù)載定位。另外，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)一般不在工作頻率起動(dòng)而是采用逐漸升頻提速，這樣可確保電機(jī)不