【正文】 振蕩是通過(guò)增加阻尼的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要有機(jī)械阻尼法和電子阻尼法兩大類。例如，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，如果 脈沖的頻率較高 ，由于電動(dòng)機(jī)來(lái)不及獲得足夠的能量，使其無(wú)法令轉(zhuǎn)子跟上旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度，所以引起失步。 ? 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在高頻區(qū)時(shí) ，由于換相周期短，轉(zhuǎn)子來(lái)不及反沖。當(dāng)轉(zhuǎn)子回?cái)[到最大幅值時(shí)，恰好第二個(gè)脈沖到來(lái)，轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)回?cái)[。當(dāng)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)過(guò)平衡點(diǎn)后，電磁力又產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，迫使轉(zhuǎn)子又正向轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)子圍繞平衡點(diǎn)的振蕩。 ? 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低頻區(qū)時(shí) ，由于勵(lì)磁脈沖間隔的時(shí)間較長(zhǎng)，步進(jìn)電機(jī)表現(xiàn)為單步運(yùn)行。 失步 包括 丟步 和 越步 。 轉(zhuǎn)子 由圓周上均勻分布一定數(shù)量小齒的兩段齒片組成，這兩段齒片相互 錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距 ，兩塊齒片之間夾有一個(gè)軸向充磁的環(huán)形永久磁鋼 (如圖 34所示 )。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。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。 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 。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) 。 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。 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(guò)渡過(guò)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 。 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(duì)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。 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(guò)程就是實(shí)現(xiàn)失調(diào)角為零的過(guò)程。 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(guò)一個(gè)角度θ ，并能穩(wěn)定下來(lái)，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 ） 。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(huì)存在偏差，這個(gè)偏差稱為 靜態(tài)步距角誤差 。 / 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。常用的為 、 3186。 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(wú)定位轉(zhuǎn)矩的缺點(diǎn)。 θ b ：步距角（ 186。 ???? ?? 34031 360b????? ?? 360b?? 若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電的脈沖頻率為 ?(脈沖數(shù) /秒 )，步距角用弧度表示，則 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ： ? 由上式可知， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在一定脈沖頻率下，電動(dòng)機(jī)的相數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，轉(zhuǎn)速就越低。故 步距角 ： z360tb??z360KmKmb???? 齒距拍數(shù)齒距? K定子繞組通電方式系數(shù)。 ? 多段反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)是沿軸向分成磁性相對(duì)獨(dú)立的幾段，每一段都有一組勵(lì)磁繞組，形成一相，因此，三相電動(dòng)機(jī)有三段，其結(jié)構(gòu)如圖 32所示。 。 。 此外， 由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩， 運(yùn)行的穩(wěn)定性較差，所以很少采用。如果定子繞組的通電順序?yàn)?ACBA…… 則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。 ，圖 (b)； C相通電 ， A、 B相斷電，又使轉(zhuǎn)子齒 3和定子磁極 C、 C39。 ，與定子磁極上的小齒一致。當(dāng)任一相繞組通電時(shí)，便形成一對(duì)定子磁極，即形成 N、 S極。 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 （一）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) （徑向式）三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖 主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)原理。 ： 分為單段式（徑向式）、多段式（軸向式）、印刷繞組式。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下特點(diǎn)： ： 分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、平面運(yùn)動(dòng)（印刷繞組式）和滾切運(yùn)動(dòng)式步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 ? 控制信號(hào)是脈沖電壓、電流，所以有時(shí)也稱為 脈沖電動(dòng)機(jī)或 電脈沖馬達(dá) 。在工業(yè)過(guò)程控制的位置控制系統(tǒng)中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 ? 步進(jìn)電機(jī) 角位移與控制脈沖間精確同步 ，若將角位移的改變轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性位移、位置、體積、流量等物理量的變化，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的控制。 ? 由于它可以 直接接收計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，而不需要進(jìn)行數(shù) /模轉(zhuǎn)換，所以廣泛應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)。 (如繪圖機(jī)、打印機(jī)及光學(xué)儀器中，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)定位繪圖筆、印字頭或光學(xué)鏡頭。輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為 “ 一步 ” ，這個(gè)固定的角度稱為步距角。 2. 由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽?。 5. 步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。前者輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動(dòng)較大的負(fù)載；后者輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動(dòng)較小的負(fù)載，對(duì)于大負(fù)載需通過(guò)液壓放大元件來(lái)傳動(dòng)。 不同類型步進(jìn)電機(jī)其工作原理、驅(qū)動(dòng)裝置也不完全一樣，但其工作過(guò)程基本是相同的。目前以反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)用得較多。圖中所示的步進(jìn)電機(jī)為 A、 B、 C三相控制繞組，故稱為三相步進(jìn)電機(jī)。 圖 31 單段式反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)原理圖 ? 轉(zhuǎn)子 是一個(gè)帶齒的鐵芯，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布了 40個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角也是 9176。當(dāng) A相通電 ，B、 C都不通電，因磁通總是要沿著磁阻最少的路徑閉合，將使轉(zhuǎn)子齒 3吸引到定子磁極 A、 A’下，并對(duì)齊，圖 (a),因轉(zhuǎn)子只受到徑向力而無(wú)切向力，故轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子被自鎖在這個(gè)位置 ； 當(dāng) B相繞組通電 ， A、 C相不通電，將使轉(zhuǎn)子齒 4和定子磁極 B、 B’對(duì)齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30176。若使定子繞組按 ABCA…… 的順序通電，則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子便不停地沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。 三相單三拍工作方式從一相繞組的通電或斷電切換到另一相繞組的斷電或通電時(shí)，由于電機(jī)繞組是電感性元件，磁場(chǎng)的消失或建立均需一定時(shí)間，因此， 切換期間容易使電機(jī)產(chǎn)生失步 。三相雙三拍工作方式下，每改變一次通電狀態(tài)可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 30176。三相六拍工作方式除具有三相雙三拍的特點(diǎn)外，還可使步進(jìn)電機(jī)每改變一次通電狀態(tài)僅旋轉(zhuǎn) 15176。 圖 32 三段三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖 ? 前面介紹的 單段 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)是按徑向分相的，此外，還有一種反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)是按 軸向分相 ，這種步進(jìn)電機(jī)又稱為 多段 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。設(shè) m為相數(shù) ， z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù) 則 齒距 ： 因?yàn)槊客娨淮危催\(yùn)行一拍），轉(zhuǎn)子就走一步，各相繞組輪流通電一次，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。故步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以做成三相，也可以做成 二相、四相、五相、六相或更多相數(shù)。所以，步距角 θ 對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的移動(dòng)量便是工作臺(tái)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。 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(xiě)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。目前我國(guó)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為 90186。 ? 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(duì)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(lái)表示： bs=360176。 設(shè)傳動(dòng)比為 1