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1、步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极n、s磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期 性变化所需脉冲数或导电状态用 n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电 机为例，有四相四拍运行方式即 ab-bc-cd-da-ab ，四相八拍运行方式即 a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用0表示。 0=360度/（转子齿数j*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行 时步距角为0=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为0=360度/（50*8） =0.9 度（俗称半步）。 定位
2、转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁 场齿形的谐波以及机械误差造成的） 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转 运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及 驱动电源等无关。 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但 过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械 噪音。定位或剩余力矩： 在没有电流通过绕组时，能使电机的输出轴旋转所需用施加的力矩。驱动器：一个用来运行步进电机的电气控制装置。这包括电源、逻辑程序器、开关元件以及 一个确定步进速率的变频脉冲源。动态力矩：在一定步进速率
3、下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULL IN （牵入）力矩或 PULL OUT （牵出）力矩所表示。保持力矩：绕组在通以稳态直流电时，能使电机的输出轴旋转所需施加的力矩。惯性：物体对加速或减速的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性，或电机转子 的惯性。线性步进增长（或称步长）：转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性行程。最大温升：由电阻上拉方式决定，电机安装在通风的环境中，保持线圈中的电流恒定 牵入力矩：必须克服转子惯量的加速转矩，以及加速时固定连接的外接负载和各种摩擦转矩。 因此，牵入力矩通常小于牵出力矩。牵出力矩：电机在恒速下能够产生的最大力矩。因为速度不变，所以没有惯性力矩。同
4、时转 子内部的动能和惯性载荷使牵出力矩增大。脉冲速率：每秒施加到电机绕组上的脉冲数量（PPS）。脉冲速率等于电机步进速率。每秒脉冲数（PPS）:电机在一秒钟内所产生的步数（有时称为涉数/秒”）。这由电机驱动 器所产生的脉冲频率所决定。升降速：在电机不失步的情况下，将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大，接着再降低 至原有速率的一种驱动技术。单步进响应：电机进行完整的一步所要求的时间。步进：电机每接收一个脉冲时转子的角度。对于直线电机来说，步进为直线距离。步距角：每一步转子所产生的旋转，测量单位为度。每周旋转步数：转子旋转360 度所需要的总步数。力矩与惯性比率：保持力矩除以转子转动惯量。步进电
5、机的转速可以用频率来控制，步进电机的运行频率跟转速成正比，可以通过计算公式， 计算出步进电机的转速。 步进电机转速 = 频率 * 60 /200*x 其中：步进电机的转速单位 是：分/转 频率单位是：赫兹 x 实指细分倍数 举例说明： 步进电机采用整步，即 1 细分；频率 1K ，即 1000 赫兹；套用公式：1000 * 60/200=300 转 / 分 注意事项：此公式 适应于两相步进电机，如果三相混合式步进电机，可能因为驱动器内部算法不一致，结果跟 实际转速不一致。择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要 计算机械系统的负载转矩，电机的
6、矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作 过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负 载力矩大。选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程 中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但 细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特 性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。运行的最高频率
7、与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降，因此在最高频率时， 由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足够的余量。如何选择合适的步进电机1. 负载分类：（1）Tf 力矩负载：Tf = GrG 重物重量 r 半径(2)TJ 惯性负载：J = M (R12+R22) / 32 (Kgcm)M ：质量R1：外径R2 :内径TJ = Jdw/dt dw/dt为角加速度2. 力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。1.工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。单位：Hzn=0*Hz/ (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值
8、，0步进电机的步距角例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下(即每步0.9)500Hz时，其速度是1.25转/秒2. 起动区域： 步进电机可以直接起动或停止的区域。3. 运行区域： 在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域 内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值
9、。7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响很快下滑。1)直线加速运动TmTJTLXFO F1F已知电机负载为TL,要从F0在最短时间tr内加速到F1,求tr和 加速脉频率F (t)A.确定 TJ, 一 般 TJ =70% Tm。B. tr = 1.8*10-5*J*(F1-F0) / (TJ-TL)C. F(t)=(
10、F1F0)*t/tr+F0 ,0 t tr2)指数加速运动已知电机负载为TL,要从F0在最短时间tr内加速到F1,求tr和 加速脉频率F (t)A.确定 TJO, TJ1 一般 TJ0 =70% Tm0,TJ1 =70% Tm1,TL=60%Tm1Btr = F4*ln(TJ0-TL)/(TJ1-TL)C.F(T) = F2*1-e*t/F4)+F1 ,0 t tr其中，F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*JP*F2 /( TJ0-TL)J为电机转子和负载的转动惯量，O为每一步的度数，整步运行时为电机步距角。至于减速的控制，只要将上诉的加速脉频率反过来进行即可。4 振动和噪音一般来说，步进电机在空载运行时，在200pps左右会有一个很严重的振动，甚至会产生失步的现象，这是由于电机转子是一个有质量的物体，当电机运行的频率接近到转子的固有频率，振动就产生了，一般有几种解决的办法：1. 避开振动区，使电机的工作频率不在这个范围内。2. 采用细分的驱动方式，使原来1 步完成的动作分几步完成，减少振动，一般半步运动时，电机的力矩比整步时少15%，采用正弦波电流控制时，力矩减小为30%。
步进电机的静态指标术语
