【正文】 通過增加阻尼的方法來實現(xiàn)的，主要有機械阻尼法和電子阻尼法兩大類。例如，步進電動機在啟動時，如果 脈沖的頻率較高 ，由于電動機來不及獲得足夠的能量，使其無法令轉(zhuǎn)子跟上旋轉(zhuǎn)磁場的速度，所以引起失步。 ? 當步進電機工作在高頻區(qū)時 ，由于換相周期短，轉(zhuǎn)子來不及反沖。當轉(zhuǎn)子回擺到最大幅值時，恰好第二個脈沖到來，轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為負值，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)回擺。當轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)過平衡點后，電磁力又產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，迫使轉(zhuǎn)子又正向轉(zhuǎn)動，形成轉(zhuǎn)子圍繞平衡點的振蕩。 ? 當步進電機工作在低頻區(qū)時 ，由于勵磁脈沖間隔的時間較長，步進電機表現(xiàn)為單步運行。 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 錯開半個齒距 ，兩塊齒片之間夾有一個軸向充磁的環(huán)形永久磁鋼 (如圖 34所示 )。啟動時轉(zhuǎn)子的角加速度大，它的負擔要比連續(xù)運轉(zhuǎn)時重。步距角 θ b越小，負載（包括負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動慣量）越小，則啟動頻率越高。 怎樣提高矩頻特性？ 步進電動機的工作頻率一般包括 啟動頻率 、 制動頻率 和 連續(xù)運行頻率 。只有當負載轉(zhuǎn)矩小于它在該頻率時的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩，電動機才能正常運轉(zhuǎn) 。 當電脈沖頻率低時，電流可以達到穩(wěn)定值，如圖 36a所示。 T 0 圖 35 矩頻特性 ?/Hz ? 當步進電動機的控制繞組的 電脈沖時間間隔 小于電機 機電過渡過程所需的時間時 ，步進電動機進入連續(xù)運行狀態(tài)，這時電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為 動態(tài)轉(zhuǎn)矩 。 用相量 TA和 TB分別表示 A相和 B相單獨通電時的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ， 兩相通電時的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 TAB為： 式中 ， Tmax=TA=TB ? 從上式可知，對于 三相 步進電動機， TAB=TA=TB， 即兩相通電時的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩值與單相通電時的最大靜態(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)步進電動機的工作過程就是實現(xiàn)失調(diào)角為零的過程。 在穩(wěn)定狀態(tài)下，如果在轉(zhuǎn)子軸上加一負載轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度θ ，并能穩(wěn)定下來，這時轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(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： 電機定子齒與轉(zhuǎn)子齒中心線之間的夾角叫做失調(diào)角 ） 。但實際上，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 鐵心分段時的錯位誤差 等，實際步距角與理論步距角之間會存在偏差，這個偏差稱為 靜態(tài)步距角誤差 。 / θb（步 /轉(zhuǎn)） ? 當步進電機拖動的機械作直線運動時，用絲杠作運動轉(zhuǎn)換器，步進電機的步距角可按以下公式計算： ttib ????? 360/360 δ — 直線增量運動當量（ 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? 反應式步進電動機具有控制方便、步距小、價格低廉的優(yōu)點；具有帶負載能力差、高速時易失步、斷電后無定位轉(zhuǎn)矩的缺點。 θ b ：步距角（ 186。 ???? ?? 34031 360b????? ?? 360b?? 若步進電動機通電的脈沖頻率為 ?(脈沖數(shù) /秒 )，步距角用弧度表示，則 步進電動機的轉(zhuǎn)速 ： ? 由上式可知， 步進電動機在一定脈沖頻率下，電動機的相數(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)。 ? 多段反應式步進電機是沿軸向分成磁性相對獨立的幾段，每一段都有一組勵磁繞組，形成一相，因此，三相電動機有三段，其結(jié)構如圖 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為 ACBA…… 則步進電機轉(zhuǎn)子沿順時針方向轉(zhuǎn)動。 ，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。當任一相繞組通電時，便形成一對定子磁極，即形成 N、 S極。 二、步進電動機的工作原理 （一）反應式步進電機的結(jié)構 （徑向式）三相反應式步進電機的結(jié)構原理圖 主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 一、步進電動機的種類 ? 步進電動機的工作原理是基于電磁感應原理。 ： 分為單段式（徑向式）、多段式（軸向式）、印刷繞組式。 步進電動機有如下特點： ： 分為旋轉(zhuǎn)運動、直線運動、平面運動（印刷繞組式）和滾切運動式步進電機。同時，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)。 ? 控制信號是脈沖電壓、電流，所以有時也稱為 脈沖電動機或 電脈沖馬達 。在工業(yè)過程控制的位置控制系統(tǒng)中應用也越來越廣泛。 ? 步進電機 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，便可實現(xiàn)對它們的控制。 ? 由于它可以 直接接收計算機輸出的數(shù)字信號，而不需要進行數(shù) /模轉(zhuǎn)換，所以廣泛應用于數(shù)字控制系統(tǒng)。 (如繪圖機、打印機及光學儀器中，采用步進電動機來定位繪圖筆、印字頭或光學鏡頭。輸入一個電脈沖，電動機就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為 “ 一步 ” ，這個固定的角度稱為步距角。 2. 由步進電機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單、廉價，又非常可靠。 5. 步進電機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負載的能力較差。前者輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動較大的負載；后者輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動較小的負載，對于大負載需通過液壓放大元件來傳動。 不同類型步進電機其工作原理、驅(qū)動裝置也不完全一樣，但其工作過程基本是相同的。目前以反應式步進電動機用得較多。圖中所示的步進電機為 A、 B、 C三相控制繞組，故稱為三相步進電機。 圖 31 單段式反應式步進電動機 結(jié)構原理圖 ? 轉(zhuǎn)子 是一個帶齒的鐵芯，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布了 40個小齒，齒槽等寬，齒間夾角也是 9176。當 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，并對齊，圖 (a),因轉(zhuǎn)子只受到徑向力而無切向力，故轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子被自鎖在這個位置 ； 當 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’對齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子沿逆時針方向轉(zhuǎn)過30176。若使定子繞組按 ABCA…… 的順序通電，則步進電機轉(zhuǎn)子便不停地沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。 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，由于電機繞組是電感性元件，磁場的消失或建立均需一定時間，因此， 切換期間容易使電機產(chǎn)生失步 。三相雙三拍工作方式下，每改變一次通電狀態(tài)可使步進電機旋轉(zhuǎn) 30176。三相六拍工作方式除具有三相雙三拍的特點外，還可使步進電機每改變一次通電狀態(tài)僅旋轉(zhuǎn) 15176。 圖 32 三段三相反應式步進電動機結(jié)構原理圖 ? 前面介紹的 單段 反應式步進電機是按徑向分相的，此外，還有一種反應式步進電機是按 軸向分相 ，這種步進電機又稱為 多段 反應式步進電機。設 m為相數(shù) ， z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù) 則 齒距 ： 因為每通電一次（即運行一拍），轉(zhuǎn)子就走一步，各相繞組輪流通電一次，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個齒距。故步進電動機可以做成三相，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 對應工作臺的移動量便是工作臺的最小運動單位，也稱 脈沖當量 δ （ mm/脈沖）： 式中 t ：絲桿導程（ mm）， 絲桿的導程就是絲杠旋轉(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個齒，脈沖頻率為 600Hz，求：⑴寫出一個循環(huán)的通電順序；⑵求步進電動機步距角；⑶求步進電動機轉(zhuǎn)速。目前我國步進電動機的步距角為 90186。 ? 若通電方式和系統(tǒng)的傳動比已初步確定，則 步距角 應滿足 : θ b≤iα min z360KmKmb???? 齒距拍數(shù)齒距? i — 傳動比 αmin— 負載軸要求的最小位移增量（即每個脈沖對應的 最小角位移增量） （ 32） 例如，所用絲杠螺距為 (t),線性增量為 (δ)（取決于運動精度），所需電動機步距為角： ?步距腳 θ b也可用 分辨率 bs來表示： bs=360176。 設傳動比為 1