【正文】 多，驅(qū)動(dòng)電源也越復(fù)雜，成本也就越高。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在機(jī)床上一般是通過減速器和絲桿螺母副帶動(dòng)工作臺移動(dòng)。所以，步距角 θ 對應(yīng)工作臺的移動(dòng)量便是工作臺的最小運(yùn)動(dòng)單位，也稱 脈沖當(dāng)量 δ （ mm/脈沖）： 式中 t ：絲桿導(dǎo)程（ mm）， 絲桿的導(dǎo)程就是絲杠旋轉(zhuǎn)一周所走的行程，也有人叫螺距。 θ b ：步距角（ 186。） i ：減速裝置傳動(dòng)比 工作臺的進(jìn)給速度 v(mm/min)： v =60δ ? it360b?? ?解：⑴脈沖分配方式有兩種： ⑵ 根據(jù) ，其中 K=2,m=3,Z=40. θ b=360176。 /(40 2 3)=176。 ⑶ 根據(jù) n= ,其中 ?=600HZ n=*600*60/360=150r/min 例 ，采用三相六拍分配方式，轉(zhuǎn)子有 40個(gè)齒，脈沖頻率為 600Hz，求：⑴寫出一個(gè)循環(huán)的通電順序；⑵求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角；⑶求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 z360KmKmb???? 齒距拍數(shù)齒距? 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有控制方便、步距小、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)；具有帶負(fù)載能力差、高速時(shí)易失步、斷電后無定位轉(zhuǎn)矩的缺點(diǎn)。 A— AB— B— BC— C— CA 或 A— AC— C— CB— B— BA 602 fb??21 22 23 （ 1）主要技術(shù)指標(biāo)與運(yùn)行特性 1）步距角和靜態(tài)步距誤差 步距角 :也稱為步距。它的大小由下式 （ 32）決定。目前我國步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為 90186。常用的為 、 3186。/6186。、 、 、 、 。 ? 若通電方式和系統(tǒng)的傳動(dòng)比已初步確定，則 步距角 應(yīng)滿足 : θ b≤iα min z360KmKmb???? 齒距拍數(shù)齒距? i — 傳動(dòng)比 αmin— 負(fù)載軸要求的最小位移增量（即每個(gè)脈沖對應(yīng)的 最小角位移增量） （ 32） 例如，所用絲杠螺距為 (t),線性增量為 (δ)（取決于運(yùn)動(dòng)精度），所需電動(dòng)機(jī)步距為角： ?步距腳 θ b也可用 分辨率 bs來表示： bs=360176。 / θb（步 /轉(zhuǎn)） ? 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用絲杠作運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，步進(jìn)電機(jī)的步距角可按以下公式計(jì)算： ttib ????? 360/360 δ — 直線增量運(yùn)動(dòng)當(dāng)量（ mm/每步） t— 絲杠螺距（ mm/周） 可知， 360176。 /15176。 =24， 需要一臺每轉(zhuǎn) 24步的步進(jìn)電機(jī)。 設(shè)傳動(dòng)比為 1 靜態(tài)步距角誤差 :從理論上講，每一個(gè)脈沖信號應(yīng)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過相同的步距角。但實(shí)際上，由于定、轉(zhuǎn)子的 齒距分布不均勻 ， 定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻 或 鐵心分段時(shí)的錯(cuò)位誤差 等，實(shí)際步距角與理論步距角之間會存在偏差，這個(gè)偏差稱為 靜態(tài)步距角誤差 。 步距精度 Δθ b應(yīng)滿足 : Δ θ L— 絲杠傳動(dòng)精度 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜特性，是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)（即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不改變通電情況的運(yùn)行狀態(tài)）時(shí)的特性，包括 靜轉(zhuǎn)矩、矩角特性 及 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū) 。 靜轉(zhuǎn)矩 ：指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩。它 是 繞組電流 和失調(diào)角 的函數(shù)。 在穩(wěn)定狀態(tài)下，如果在轉(zhuǎn)子軸上加一負(fù)載轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ ，并能穩(wěn)定下來，這時(shí)轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，該電磁轉(zhuǎn)矩即為 靜轉(zhuǎn)矩 ，而 角度 θ 即為失調(diào)角（或： 電機(jī)定子齒與轉(zhuǎn)子齒中心線之間的夾角叫做失調(diào)角 ） 。 對應(yīng)于某個(gè)失調(diào)角時(shí)，靜轉(zhuǎn)矩最大，稱為 最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax?？蓮木亟翘匦陨戏从?Tjmax，如圖 34所示，當(dāng)失調(diào)角 θ=90 186。時(shí)，將有最大靜轉(zhuǎn)矩。 2）最大靜轉(zhuǎn)矩 靜轉(zhuǎn)矩和失調(diào)角之間的特性曲線，叫做矩角特性 ： T = C sin? 由此我們可以發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作過程就是實(shí)現(xiàn)失調(diào)角為零的過程。 多相通電時(shí)的矩角特性 和 最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ：按照疊加原理 ， 根據(jù)各相通電時(shí)的矩角特性疊加起來求出 。 例如三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用 單 雙 相通電的方式 。 當(dāng)兩相通電時(shí) ， 由于正弦量可以用相量相加的方法求和 ， 因此兩相通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩可用相量圖求取 。 用相量 TA和 TB分別表示 A相和 B相單獨(dú)通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ， 兩相通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 TAB為： 式中 ， Tmax=TA=TB ? 從上式可知，對于 三相 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)， TAB=TA=TB， 即兩相通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩值與單相通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩值相等。 此時(shí)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能靠提高通電相數(shù)來提高轉(zhuǎn)矩。 五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 : ? 由于采用了 23相通電方式， 最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩提高了 ，而且矩角特性形狀相同，對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性有利。 使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，一般電動(dòng)機(jī)軸上的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL=(～ )Tmax，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ts總是小于最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 Tjmax。 T 0 圖 35 矩頻特性 ?/Hz ? 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制繞組的 電脈沖時(shí)間間隔 小于電機(jī) 機(jī)電過渡過程所需的時(shí)間時(shí) ，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為 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 和 脈沖頻率 的關(guān)系，即 Tdm=F(?)，稱為 矩頻特性 ，如圖 35所示。 ? 即，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩隨著脈沖頻率的升高而降低 。 3）矩頻特性 什么是矩頻特性？ ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制繞組是 感性 元件，其電流按指數(shù)函數(shù)增長。 當(dāng)電脈沖頻率低時(shí)，電流可以達(dá)到穩(wěn)定值，如圖 36a所示。 隨著頻率升高，達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間縮短，如圖 36b所示。 當(dāng)頻率高到一定值時(shí)，電流就達(dá)不到穩(wěn)定值，如圖 36c所示， 故電動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩 ， 而且脈沖頻率越高，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩也就越小 。 對于某一頻率。只有當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于它在該頻率時(shí)的最大動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn) 。 （ a） (b) (c) 圖 36 不同頻率時(shí)的控制繞組中電流波形 矩頻特性有什么特點(diǎn)？ 為了提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性，必須設(shè)法減小控制繞組的電氣時(shí)間常數(shù)（ τ=L/R ），為此要： 盡量減小它的電感，使控制繞組匝數(shù)減少 ，所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制繞組的電流一般都比較大。 有時(shí)也在控制繞組回路中 串接一個(gè)較大的附加電阻 ， 以降低回路電氣時(shí)間常數(shù) ，但這樣就增加了在附加電阻上功率損耗，導(dǎo)致步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及系統(tǒng)效率降低。 也可以采用雙電源供電 ，即在控制繞組電流的上升階段由高壓電源供電，以縮短達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間，然后再改為低壓電源供電以維持其電流值，這樣可大大提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性。 怎樣提高矩頻特性？ 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作頻率一般包括 啟動(dòng)頻率 、 制動(dòng)頻率 和 連續(xù)運(yùn)行頻率 。（對同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來說，正、反向的啟動(dòng)頻率和制動(dòng)頻率是一樣的，所以一般技術(shù)數(shù)據(jù)中只給出啟動(dòng)頻率和連續(xù)運(yùn)行頻率。） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率 ?st是指在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下能夠不失步地啟動(dòng)的最高脈沖頻率。 ?st的大小與驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)載大小有關(guān)。步距角 θ b越小，負(fù)載（包括負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）越小，則啟動(dòng)頻率越高。 4）啟動(dòng)頻率和連續(xù)運(yùn)行頻率 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行頻率 ?c： 是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)控制脈沖頻率連續(xù)上升時(shí)，能不失步運(yùn)行的最高頻率。它的值也與負(fù)載有關(guān)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率比啟動(dòng)頻率高得多 ，這是因?yàn)樵趩?dòng)時(shí)除了要克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩外，還要克服軸上的慣性轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的角加速度大，它的負(fù)擔(dān)要比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)重。所以啟動(dòng)時(shí)，脈沖頻率不宜過高。啟動(dòng)以后，再逐漸升高脈沖頻率。 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號表示方法舉例如下（不同生產(chǎn)廠家其表示方法也有所不同） ? 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) :（如 150BF/BC003） ? 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) :（如 42BYG008：四相永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)） ? 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) : 勵(lì)磁繞組相數(shù)或代號 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) BY 電動(dòng)機(jī)外徑 （ mm） 勵(lì)磁繞組相數(shù)或代號 混合式 （ 永磁感應(yīng)式 ） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) BYG 電動(dòng)機(jī)外徑