1、第五章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類(lèi)電動(dòng)機(jī)。類(lèi)電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電機(jī)，說(shuō)得通俗一號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電機(jī)，說(shuō)得通俗一點(diǎn)，就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)點(diǎn)，就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步。因此，這種電動(dòng)機(jī)也稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)。一步。因此，這種電動(dòng)機(jī)也稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)。 (1) 在一定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，輸出軸在一定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，輸出軸轉(zhuǎn)過(guò)

2、的步數(shù)必須等于輸入脈沖數(shù)，既不能轉(zhuǎn)過(guò)的步數(shù)必須等于輸入脈沖數(shù)，既不能多走，也不能少多走，也不能少 ，即不能有，即不能有“失步失步”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 (2) 每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，輸出軸所轉(zhuǎn)過(guò)的每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，輸出軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為步距角，該值要小而且精度要高。角度稱(chēng)為步距角，該值要小而且精度要高。 (3) 允許的工作頻率高，這樣才能動(dòng)作迅速允許的工作頻率高，這樣才能動(dòng)作迅速步進(jìn)電機(jī)的基本要求步進(jìn)電機(jī)的基本要求一一.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)按工作方式分按工作方式分： 功率式功率式 轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩大 伺服式伺服式 轉(zhuǎn)矩小轉(zhuǎn)矩小 按工作原理分：按工作原理分： 反應(yīng)式反應(yīng)式(磁阻式磁阻式 )

3、永磁式永磁式 永磁感應(yīng)式永磁感應(yīng)式 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)ABABCC三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)剖面圖 永磁式步進(jìn)電機(jī)定子控制繞組永磁轉(zhuǎn)子定子磁極NNSSAB永磁式步進(jìn)電機(jī)剖面圖 混合式步進(jìn)電機(jī)NNSSBABA定子繞組轉(zhuǎn)子定子永磁體混合式步進(jìn)電機(jī) 1.1. 特征：特征： l定子內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子外圓均有齒和槽。 l定子和轉(zhuǎn)子的齒寬和齒距相等。2.2. 規(guī)定：規(guī)定： 當(dāng)一相磁極下定子與轉(zhuǎn)子的齒相對(duì)時(shí)，下一相磁極下定子與轉(zhuǎn)子齒的位置剛好錯(cuò)開(kāi)（ z 齒距，m相數(shù)）。 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有力矩慣性比高、步進(jìn)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有力矩慣性比高、步進(jìn)頻率高、頻率響應(yīng)快、可雙向旋轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)頻率高、頻率響應(yīng)快、可雙向旋轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和壽命長(zhǎng)等

4、特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。簡(jiǎn)單和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)：典型結(jié)構(gòu)：三相（六級(jí)）步進(jìn)電機(jī)三相（六級(jí)）步進(jìn)電機(jī)（與交流電機(jī)繞法（與交流電機(jī)繞法和原理不同）和原理不同） UVW定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子AANNSSBB混合式步進(jìn)電機(jī)AA， BB剖面 定子上線圈的繞法定子上線圈的繞法A相A相B相B相C相C相 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 （4040齒）齒） 相數(shù)：相數(shù)：獨(dú)立繞組數(shù)。三、四、五、六等相數(shù)。獨(dú)立繞組數(shù)。三、四、五、六等相數(shù)。同相的兩個(gè)繞組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)同相的兩個(gè)繞組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián) 磁極數(shù)：磁極數(shù)：2倍相數(shù)倍相數(shù) 齒距角齒距角 r：轉(zhuǎn)子相鄰兩齒軸線之間的夾角轉(zhuǎn)子相鄰兩齒軸線

5、之間的夾角 四齒：四齒：900 步距角步距角 s：輸入一個(gè)脈沖時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度輸入一個(gè)脈沖時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度步進(jìn)電機(jī)相關(guān)定義與術(shù)語(yǔ)步進(jìn)電機(jī)相關(guān)定義與術(shù)語(yǔ)1、單三拍運(yùn)行方式、單三拍運(yùn)行方式 2、雙三拍運(yùn)行方式、雙三拍運(yùn)行方式3、單、雙六拍運(yùn)行方式、單、雙六拍運(yùn)行方式二二.反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 “單單”指每次只能一相繞組通電，指每次只能一相繞組通電，“三拍三拍”指通電指通電3次完成一個(gè)通電循環(huán)。次完成一個(gè)通電循環(huán)。如下：如下：ABCIAIBIC定子內(nèi)圓周定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓜?lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組個(gè)相對(duì)的

6、繞組組成一相。采用成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四連接，轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。個(gè)齒。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由于磁力線總是要通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，由于磁力線總是要通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)以現(xiàn)以A B C A的通電順序，使三相繞組的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。BCIAIBIC1.單三拍運(yùn)行方式單三拍運(yùn)行方式 CABBCA3412A相繞組通電，相繞組通電，B、C相相不通電。氣隙產(chǎn)生以不通電。氣隙產(chǎn)生以A-AA-A為軸線為軸線的磁

7、場(chǎng)，而磁力線總是力圖從的磁場(chǎng)，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過(guò)，故電動(dòng)磁阻最小的路徑通過(guò)，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：到左圖所示位置：1、3齒與齒與A、A極對(duì)齊。極對(duì)齊。CABBCA3412同理，同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)30 角，角，2、4齒和齒和B、B 磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)再轉(zhuǎn)過(guò)30 角，角，1、3齒和齒和C 、C磁極軸線對(duì)齊。磁極軸線對(duì)齊。1C342CABBA這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為這種工作方式下，三個(gè)繞

8、組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱(chēng)為三相單三拍工作方式。所以稱(chēng)為三相單三拍工作方式。按按AB C A 的順序給三相繞組的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)30( (步距角步距角) )，每個(gè)通電循環(huán)周期，每個(gè)通電循環(huán)周期( (3拍拍) )磁場(chǎng)在磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了空間旋轉(zhuǎn)了360而轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)90( (一個(gè)齒距角一個(gè)齒距角) )。 三相繞組中每次只有一相通電、一個(gè)循環(huán)三相繞組中每次只有一相通電、一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱(chēng)三相單三拍。周期共包括三

9、個(gè)脈沖，所以稱(chēng)三相單三拍。（1）一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)）一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 30 即步距角即步距角 S= 30 （2）轉(zhuǎn)速取決于三相繞組的脈沖頻率轉(zhuǎn)速取決于三相繞組的脈沖頻率 角度取決于脈沖個(gè)數(shù)角度取決于脈沖個(gè)數(shù) 方向取決于三相通電次序方向取決于三相通電次序單三拍工作方式特點(diǎn)單三拍工作方式特點(diǎn) （3）易使轉(zhuǎn)子在平衡位置來(lái)回?cái)[動(dòng)，產(chǎn)生振蕩）易使轉(zhuǎn)子在平衡位置來(lái)回?cái)[動(dòng)，產(chǎn)生振蕩 按按AB BC CA的順序給三相繞組輪的順序給三相繞組輪流通流通 電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。AB通電通電CABBCA3412BC通電通電3412CABBCACA通電通電CABBCA3412 與單

10、三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30 ( (步距角步距角) )，一一個(gè)通電循環(huán)周期個(gè)通電循環(huán)周期( (3拍拍) )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90 ( (齒距角齒距角) )。（1）一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)）一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 30 即步距角即步距角 S= 30 （2）轉(zhuǎn)速取決于三相繞組的脈沖頻率轉(zhuǎn)速取決于三相繞組的脈沖頻率 角度取決于脈沖個(gè)數(shù)角度取決于脈沖個(gè)數(shù) 方向取決于三相通電次序方向取決于三相通電次序雙三拍工作方式特點(diǎn)雙三拍工作方式特點(diǎn) （3）兩相的磁極對(duì)轉(zhuǎn)于齒都有吸引力）兩相的磁極對(duì)轉(zhuǎn)于齒都有吸引力

11、,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置后達(dá)到力矩平衡轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置后達(dá)到力矩平衡,有效避免有效避免“失步失步”。 按按AAB B BC C CA的順序給的順序給三相繞組輪流通電。三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更這種方式可以獲得更精確的控制特性。精確的控制特性。CABBCA3412CABBCA3412 A相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒與齒與A、A 對(duì)齊。對(duì)齊。 A、B相同時(shí)通電，相同時(shí)通電，A、A 磁極拉住磁極拉住1、3齒，齒，B、B 磁極拉住磁極拉住2、4齒，齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 ，到達(dá)左圖到達(dá)左圖所示位置。所示位置。CABBCA3412 B B 相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2、4齒與齒與B、B

12、對(duì)齊對(duì)齊, ,又轉(zhuǎn)又轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 。3412CABBCA B、C相同時(shí)通電，相同時(shí)通電，C 、C 磁極拉住磁極拉住1、3齒，齒，B、B 磁極拉住磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 。 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：期如下：AAB B BC C CA，每個(gè)循每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15 （步距角），（步距角），一一個(gè)通電循環(huán)周期個(gè)通電循環(huán)周期( (6拍拍) )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90 ( (齒距角齒距角) )。 與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確

13、定位的控制系統(tǒng)中。小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。單、雙六拍運(yùn)行方式特點(diǎn)單、雙六拍運(yùn)行方式特點(diǎn) 六拍即完成一個(gè)循環(huán)，磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)六拍即完成一個(gè)循環(huán)，磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了了360，轉(zhuǎn)子仍只轉(zhuǎn)了，轉(zhuǎn)子仍只轉(zhuǎn)了1個(gè)齒距角個(gè)齒距角 步距角卻因拍數(shù)增加步距角卻因拍數(shù)增加1倍而減小到齒距倍而減小到齒距角的角的1/6， 即即 S= 15。各種工作方式特點(diǎn)歸納各種工作方式特點(diǎn)歸納（1 1）拍數(shù)為）拍數(shù)為N N，相數(shù)為，相數(shù)為m m 時(shí)時(shí)若單拍運(yùn)行，則拍數(shù)若單拍運(yùn)行，則拍數(shù)N=m；若單雙拍運(yùn)行，則若單雙拍運(yùn)行，則N=2m。（2 2）經(jīng)過(guò)一個(gè)通電循環(huán)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)）經(jīng)過(guò)一個(gè)通電循環(huán)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)1 1個(gè)齒。個(gè)齒。 電

14、機(jī)轉(zhuǎn)速（）：電機(jī)轉(zhuǎn)速（）：60rfnZ N從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角計(jì)算公式：得步距角計(jì)算公式：mZr360 步距角步距角Zr 轉(zhuǎn)子齒數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù)m 每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù) 實(shí)用步進(jìn)電機(jī)的步距角多為實(shí)用步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3 和和1.5 。為了。為了獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的。獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的。圖中轉(zhuǎn)子表面有圖中轉(zhuǎn)子表面有4040個(gè)齒，個(gè)齒， l齒距（Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)） l步距角（K狀態(tài)系數(shù)，三拍時(shí)，三拍時(shí)，K=1；六拍時(shí)，；六拍時(shí)，K2）例如：Z40，三相單三拍運(yùn)行，則 由此可見(jiàn)，由

15、此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z（或定子相數(shù)m，或運(yùn)行拍數(shù)Km），則 ，控制越精確。 l轉(zhuǎn)速注：注：Z360ZKm360拍數(shù)3403360 HzHzradrpmfKmZfn60602)(KmZKmZ2360實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)步距角步距角3030太大，必須減?。禾?，必須減?。?增加相數(shù)，即增加拍數(shù)增加相數(shù)，即增加拍數(shù) （相數(shù)越多，驅(qū)動(dòng)電源就越（相數(shù)越多，驅(qū)動(dòng)電源就越復(fù)雜，常用的相數(shù)復(fù)雜，常用的相數(shù)m為為2、3、4、5、6，不能再增加），不能再增加） 增加轉(zhuǎn)子的齒數(shù)（常用）增加轉(zhuǎn)子的齒數(shù)（常用）Sr360Z N典型結(jié)構(gòu)如圖典型結(jié)構(gòu)如圖40個(gè)齒個(gè)齒 步進(jìn)電機(jī)的帶電定位步進(jìn)電機(jī)的帶電定位 停車(chē)時(shí)，轉(zhuǎn)子不

16、再受到定子磁場(chǎng)的作用力，停車(chē)時(shí)，轉(zhuǎn)子不再受到定子磁場(chǎng)的作用力，轉(zhuǎn)子將因慣性而可能繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)某一角度，轉(zhuǎn)子將因慣性而可能繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)某一角度，因此必須解決停車(chē)時(shí)的轉(zhuǎn)子定位問(wèn)題因此必須解決停車(chē)時(shí)的轉(zhuǎn)子定位問(wèn)題 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般是在最后一個(gè)脈沖反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般是在最后一個(gè)脈沖停止時(shí)，在該繞組中繼續(xù)通以直流電，即停止時(shí)，在該繞組中繼續(xù)通以直流電，即采用帶電定位的方法。采用帶電定位的方法。 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子本身有磁性，可永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子本身有磁性，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，不需采用帶電定位的方以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，不需采用帶電定位的方法。法。 角位移量與輸入脈沖數(shù)成正比，不受電壓及角位移量與輸入脈沖數(shù)成

17、正比，不受電壓及環(huán)境溫度的影響，也沒(méi)有累積的定位誤差環(huán)境溫度的影響，也沒(méi)有累積的定位誤差 轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，控制輸入的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，控制輸入的脈沖頻率就能準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，脈沖頻率就能準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以在寬廣的范圍內(nèi)精確地調(diào)速。可以在寬廣的范圍內(nèi)精確地調(diào)速。三三. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用與選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用與選擇特點(diǎn)特點(diǎn)：應(yīng)用應(yīng)用： 廣泛用用于計(jì)算機(jī)廣泛用用于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制數(shù)字控制系統(tǒng)中和數(shù)控系統(tǒng)中和數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備等。機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備等。 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)要根據(jù)在系統(tǒng)中的實(shí)際選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)要根據(jù)在系統(tǒng)中的實(shí)際工作情綜臺(tái)考慮步距角、

18、轉(zhuǎn)矩、頻率以及工作情綜臺(tái)考慮步距角、轉(zhuǎn)矩、頻率以及精度是否能滿足系統(tǒng)的要求。精度是否能滿足系統(tǒng)的要求。步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不改變通電的狀態(tài)稱(chēng)為靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角特性，簡(jiǎn)稱(chēng)矩角特矩角特性性T = f()T = f()，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本特性。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就是同步轉(zhuǎn)矩（即電磁轉(zhuǎn)矩），轉(zhuǎn)角就是通電相的定、轉(zhuǎn)子齒中心線間用電角度表示的夾角，如圖所示?？梢?jiàn)可見(jiàn)轉(zhuǎn)矩T隨轉(zhuǎn)角作周期變化，變化周期是一個(gè)齒距，即2電弧度。定轉(zhuǎn)子間作用力 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明:反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角特性接近正弦曲線，如圖反應(yīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩角特性。在在= 0=

19、0處處，轉(zhuǎn)子處于穩(wěn)定平衡位置,即通電相定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊位置。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子處于這個(gè)位置時(shí)，如有外力使轉(zhuǎn)子齒偏離這個(gè)位置，只要偏離角在在0 0180180的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)，除去外力，轉(zhuǎn)子能自動(dòng)地重新回到原來(lái)位置。= = 這個(gè)位置是不穩(wěn)定的，兩個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)之間的區(qū)域構(gòu)成靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)。電磁轉(zhuǎn)矩的最大值稱(chēng)為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax，它表示了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載的能力，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最主要的性能指標(biāo)之一。1) 矩角特性矩角特性 靜止時(shí)若有外部轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)軸上，迫使轉(zhuǎn)靜止時(shí)若有外部轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)軸上，迫使轉(zhuǎn)子離開(kāi)初始平衡位置而偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子偏離初始子離開(kāi)初始平衡位置而偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子偏離初始平衡位置的電角度稱(chēng)為失

20、調(diào)角平衡位置的電角度稱(chēng)為失調(diào)角 轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，也稱(chēng)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，也稱(chēng)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 T = -k I 2 sin2) 最大靜轉(zhuǎn)矩：最大靜轉(zhuǎn)矩： 為為90度時(shí)度時(shí) T = -kI2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)與控制脈沖的頻率有關(guān)。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在極低的頻率下運(yùn)行時(shí)，后一個(gè)脈沖到來(lái)之前，轉(zhuǎn)子已完成一步，并且運(yùn)動(dòng)已基本停止，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)由一個(gè)個(gè)單步運(yùn)行狀態(tài)所組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單步運(yùn)行狀態(tài)為一振振蕩過(guò)程蕩過(guò)程。如圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩將小于最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，并隨著脈沖頻率的升高而降低。頻率很高，周期很

21、短，電流來(lái)不及增長(zhǎng)，顯然，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩也減小了。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與頻率的關(guān)系，即所謂矩頻特性矩頻特性，是一條下降的曲線，如圖所示，這也是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)重要特性之一。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)過(guò)程步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性 1) 動(dòng)穩(wěn)定區(qū)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)動(dòng)穩(wěn)定區(qū)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步的區(qū)域。切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步的區(qū)域。 2) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將不能起動(dòng)。時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將不能起動(dòng)。 3) 起動(dòng)頻率（希望盡量大）起動(dòng)頻率（希望盡量大） 4) 矩頻特性（轉(zhuǎn)矩隨頻率的增大而減小）矩頻特性（轉(zhuǎn)矩隨頻率的增大而減小）2. 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)動(dòng)特性特性 步距角（步距角（）及步距誤差）及步距誤差v 步距角越小步距角越小, ,控制越精確?？刂圃骄_。v 步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度. . 最高啟動(dòng)頻率最高啟動(dòng)頻率v 最高啟動(dòng)頻率與步進(jìn)電機(jī)的慣性負(fù)載有關(guān)最高啟動(dòng)頻率與步進(jìn)電機(jī)的慣性負(fù)載有關(guān). . 最高工作