步進(jìn)電機(jī)培訓(xùn)教材

1、 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 簡(jiǎn) 介一、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)概述1.1步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（stepping motor）也稱脈沖電動(dòng)機(jī)、脈動(dòng)電動(dòng)機(jī)、分級(jí)電動(dòng)機(jī)；更老一些叫法也叫階動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)以規(guī)定的次序?qū)Χㄗ泳€圈勵(lì)磁，每次只轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。這種電動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)如下：（1）控制電路 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路是將脈沖分配到各相線圈中去的邏輯分配電路，或者是對(duì)線圈提供勵(lì)磁的驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路。這種電路同其他伺服控制電路相比較是很簡(jiǎn)單。（2）對(duì)數(shù)控機(jī)器的適應(yīng)性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)很容易同應(yīng)用微機(jī)的設(shè)備組合起來，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)旋轉(zhuǎn)角度、速度、正反轉(zhuǎn)；啟動(dòng)停止等動(dòng)作的控制準(zhǔn)確、迅速。（3）定位控制 直流電動(dòng)機(jī)等伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行定位

2、控制時(shí)，使轉(zhuǎn)子保持在某一角度，一定要不間斷通電，以達(dá)到制動(dòng)作用。而步進(jìn)電機(jī)只要維持勵(lì)磁就能得到保持轉(zhuǎn)矩。永磁型、混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即使切斷勵(lì)磁也能得到定位轉(zhuǎn)矩；因此，用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位控制既簡(jiǎn)單、成本又低。（4）步距角誤差 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角度誤差通常是基本步距角的5%左右，因此輸入脈沖沒有積累誤差，所以定位精度很高。 （5）低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與其他類似電動(dòng)機(jī)比較，是屬于低速、高轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。其他伺服電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速在1000rpm以上，而以每秒1000個(gè)脈沖的速度來驅(qū)動(dòng)1.8°的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速只有300rpm，以它是屬于低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。 （6）速度可變控制 步進(jìn)電

3、機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度同輸入脈沖成正比，旋轉(zhuǎn)速度同輸入的脈沖（頻率）成正比，只要簡(jiǎn)單的改變脈沖速率，就能達(dá)到大幅度控制速度變化的目的。 （7）可靠性高 步進(jìn)電機(jī)除了軸承以外沒有電刷、換向器等磨損部分，無須特殊的維修保養(yǎng)是可靠性高壽命長的電動(dòng)機(jī)。 （8）穩(wěn)定性差 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的位置而變化，而每次勵(lì)磁都會(huì)引起轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，所以速率的波動(dòng)比較大。另外電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和慣量決定著電動(dòng)機(jī)固有的頻率和驅(qū)動(dòng)脈沖速率，同步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝的固有的振動(dòng)之間引起共振，而產(chǎn)生共振噪音，這是一大缺點(diǎn)。 2.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的歷史 進(jìn)入20世紀(jì)有關(guān)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明不斷出現(xiàn)。最初美國的Andrew T MacCoy發(fā)明了電動(dòng)

4、打字機(jī)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，這是一種帶逆轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)的永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步距角為30°。這種電動(dòng)機(jī)獲得了1907年美國專利。 1923年蘇格蘭的James Weir French發(fā)明了VR三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 2.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類 根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可以分為三大類：（1） 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（Variable-reluctance type）（反應(yīng)式）（2） 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（permanent magnet type）（3） 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（hybrid type） （感應(yīng)子式） 1.磁阻式步進(jìn)電機(jī)，這種步進(jìn)電機(jī)磁阻是可變的，也稱VR型步進(jìn)電機(jī)。追溯歷史在19世紀(jì)中期，這種步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)是最

5、基礎(chǔ)的。定子和轉(zhuǎn)子上配置有一定間距的突極，當(dāng)對(duì)線圈勵(lì)磁時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子的突極相互吸引成直線狀，利用這一原理獲得步進(jìn)式轉(zhuǎn)矩。每一相突極分別錯(cuò)開一定的軸相角度重疊排列。 2.永磁式步進(jìn)電機(jī)，也稱PM步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子采用永磁磁鋼。這種步進(jìn)電機(jī)定子采用沖壓方式加工成爪型齒極，轉(zhuǎn)子采用徑向多極充磁的永磁磁鋼。這種電動(dòng)機(jī)成本低廉。 3.混合式步進(jìn)電機(jī)，也稱BH型，是VR型和PM型的結(jié)合形式。它在VR型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子或者定子上配置永磁磁鋼，由于氣隙部分偏置（梢加正電壓或負(fù)電壓）磁場(chǎng)，所以輸出軸轉(zhuǎn)矩上升，提高效率。 2.4步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 應(yīng)用領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、攝影系統(tǒng)、觀點(diǎn)組合裝置、閥門控制、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繞線

6、機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、電子鐘表、自動(dòng)繡花機(jī)、辦公自動(dòng)化、家電行業(yè)。二、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。1、結(jié)構(gòu)：      電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/3、2/3,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開1/3，C與齒3向右錯(cuò)開2/3，A'與齒5相對(duì)齊，（A'就是A，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖： 2、旋轉(zhuǎn)：     

7、;  如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。      如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時(shí)齒3與C偏移為1/3，齒4與A偏移（-1/3）=2/3。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時(shí)齒4與A偏移為1/3對(duì)齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3     這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)

8、子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。     由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。     不過，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。    不難推出：電

9、機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。   3、力矩：     電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力F與（d/d）成正比 其磁通量=Br*S  Br為磁密，S為導(dǎo)磁面積        

10、60;            F與L*D*Br成正比              L為鐵芯有效長度，D為轉(zhuǎn)子直徑              Br=N·I/RN·I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R為磁阻。力矩=力*

11、半徑力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。三、永磁式步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)及工作原理（爪極型）1. 結(jié)構(gòu)永磁爪極步進(jìn)電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子的軸向均分為兩段，中間由隔磁片隔開，兩段互相間叉開一個(gè)步距角，每均由定子，轉(zhuǎn)子以及套在定子的一個(gè)環(huán)形繞組所組成。 每段定子內(nèi)孔圓周上的極片呈爪形作環(huán)形對(duì)稱排列，外面并繞兩套反向串聯(lián)的環(huán)形繞組，定子兩段環(huán)形磁鋼同向同軸聯(lián)結(jié)徑向充磁。 2. 工作原理設(shè)上段兩反向繞組分別為A，A-兩相，其中下段兩反向繞組分別為B，B-兩相，當(dāng)在AO和BO兩相繞組通電時(shí)，

12、同一段內(nèi)相領(lǐng)極片呈相反極性，轉(zhuǎn)子在定子極片處于圖2（a）所示的平衡 位置。當(dāng)把A，B相通電轉(zhuǎn)換成AO，B-O兩相通電后，這是B段定子極片極性全部反向。轉(zhuǎn)子將向左移動(dòng)一步，如圖2(b)所示.如果繼續(xù)改變通電狀態(tài)，即由ABAB-A-B-AB轉(zhuǎn)子就會(huì)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，若改變通電順序ABA-BA-B-AB則電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。 三、 步進(jìn)電機(jī)的特性 1、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性 （a）保持轉(zhuǎn)矩(holding torque)是指步進(jìn)電機(jī)在勵(lì)磁狀態(tài)，用外力旋轉(zhuǎn)輸出軸時(shí)，抗拒外力所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。保持轉(zhuǎn)矩也叫最大靜止轉(zhuǎn)矩、最大保持轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。保持轉(zhuǎn)矩大小隨勵(lì)磁電流的大小、勵(lì)磁方式不同而不同。同一電動(dòng)機(jī)二相勵(lì)磁比起一相勵(lì)磁通常保

13、持轉(zhuǎn)矩大1.4倍。（b）自定位轉(zhuǎn)矩：在電動(dòng)機(jī)中使用永磁的PM型步進(jìn)電機(jī)、HB型步進(jìn)電機(jī)，即使沒有勵(lì)磁電流，由于磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)有持續(xù)作用于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩使之處于一個(gè)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。 在這沒有勵(lì)磁狀態(tài)下，從外部對(duì)輸出軸施加轉(zhuǎn)矩時(shí)，而產(chǎn)生的最大值稱為自定位轉(zhuǎn)矩（detent torque）。自定位轉(zhuǎn)矩也稱為無勵(lì)磁保持轉(zhuǎn)矩或剩余轉(zhuǎn)矩（residual torque）。2、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性（dynamic torque characters ） (a) 牽入轉(zhuǎn)矩特性 所謂牽入轉(zhuǎn)矩（pull-in-torque characteristics）就是一種負(fù)載轉(zhuǎn)矩,具體做法是用在直接連接在輸出軸的滑輪上垂吊砝碼的

14、方法對(duì)軸加上負(fù)載,再交替任意加上驅(qū)動(dòng)脈沖、停止，使電動(dòng)機(jī)一會(huì)兒?jiǎn)?dòng)，一會(huì)兒停止，這時(shí)電動(dòng)機(jī)不得不有誤動(dòng)所測(cè)得的臨界轉(zhuǎn)矩。換而言之如果增加了所吊砝碼的重量，就要引起電動(dòng)機(jī)誤轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)求得的臨界轉(zhuǎn)矩；表示驅(qū)動(dòng)脈沖同臨界轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的這種特性稱牽入轉(zhuǎn)矩。在空載狀態(tài)下，究竟多快的脈沖速率電動(dòng)機(jī)就不能啟動(dòng)了，這種臨界速度稱最大自啟動(dòng)頻率（max starting frequency）。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大多用脈沖速度表示，具體就是用在單位時(shí)間內(nèi)施加的脈沖數(shù)（PPS）表示。(b) 牽出轉(zhuǎn)矩特性牽出轉(zhuǎn)矩特性（pull-out-torque characteristics）也叫牽出(pull in)特性、轉(zhuǎn)換(

15、slewing)特性。具體就是首先以一定負(fù)載使電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，然后逐步提高輸入到電動(dòng)機(jī)的脈沖速率，當(dāng)脈沖速率提高到某一速率時(shí)就會(huì)引起電動(dòng)機(jī)誤動(dòng)或者停轉(zhuǎn)，牽出轉(zhuǎn)矩特性就是表示這一臨界脈沖和負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的特性。當(dāng)空載時(shí)，脈沖速度超過此頻率電動(dòng)機(jī)就不能響應(yīng)，稱這一脈沖速率為最大響應(yīng)頻率（max response frequency）要求牽出轉(zhuǎn)矩曲線時(shí)，先使電機(jī)啟動(dòng)，保持一定的輸入脈沖速度不變，逐漸增加負(fù)載轉(zhuǎn)矩直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)求得臨界轉(zhuǎn)矩值，可以得到同樣的特性曲線稱這一曲線上的轉(zhuǎn)矩為牽出轉(zhuǎn)矩，這一值肯定比牽入轉(zhuǎn)矩高。稱牽出轉(zhuǎn)矩和牽入轉(zhuǎn)矩之間的范圍為工作區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必須注意當(dāng)改變脈

16、沖速率時(shí)，不會(huì)因誤步進(jìn)或共振而引起失步。3、矩頻特性 圖3（矩頻曲線）4、響應(yīng)特性步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只要看一看旋轉(zhuǎn)角度（rad）、旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s）隨時(shí)間的推移是如何變化的，就明白轉(zhuǎn)子是一邊振動(dòng)一邊旋轉(zhuǎn)的，停止時(shí)是先過沖后再一邊作衰減振動(dòng)一邊停下來。稱表示這種旋轉(zhuǎn)震蕩過程的特性為響應(yīng)特性，其中只輸入一個(gè)脈沖時(shí)旋轉(zhuǎn)震蕩結(jié)果的特性叫單步響應(yīng)特性，輸入連續(xù)脈沖時(shí)的響應(yīng)特性稱為連續(xù)響應(yīng)特性。這種響應(yīng)特性也叫動(dòng)特性，為了防止共振、振動(dòng)應(yīng)采取最合適的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，這是十分重要的特性。(a) 步響應(yīng)特性，圖三所示是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和單步響應(yīng)的關(guān)系當(dāng)輸入一次脈沖轉(zhuǎn)子向目標(biāo)平衡點(diǎn)（A），當(dāng)?shù)竭_(dá)A點(diǎn)時(shí)由于轉(zhuǎn)子慣量不能馬上

17、停止，而要略轉(zhuǎn)過頭。 （b）連續(xù)響應(yīng)特性 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)隨脈沖信號(hào)旋轉(zhuǎn)，應(yīng)根據(jù)輸入的脈沖速率按比例變化旋轉(zhuǎn)。但是由于轉(zhuǎn)子、負(fù)載的慣量，轉(zhuǎn)子的實(shí)際動(dòng)作總要比脈沖速率早一點(diǎn)或遲一點(diǎn)，有時(shí)跟不上脈沖信號(hào)的變化會(huì)失步。 5、共振特性 步進(jìn)電機(jī)每輸入一次脈沖目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)就會(huì)更換，不斷的產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)矩，一邊牽引著負(fù)載轉(zhuǎn)矩一邊持續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)接近目標(biāo)位置，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也變小，然后又有新的脈沖輸入，轉(zhuǎn)子按照轉(zhuǎn)換成的大轉(zhuǎn)矩加速。這種振動(dòng)周期同輸入脈沖的周期同步就會(huì)發(fā)生共振，這是步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)的共振頻率如果只有電動(dòng)機(jī)的固有振動(dòng)頻率的數(shù)倍數(shù)，在50300PPS左右產(chǎn)生共振，稱低頻共振；如接近電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的1000P

18、PS左右的工作區(qū)域產(chǎn)生共振，稱中頻共振；再往上的高速范圍發(fā)生共振稱高頻共振。6、角度精度特性特別對(duì)于用作定位控制的步進(jìn)電機(jī)，角度精度是個(gè)十分重要的特性，因?yàn)檫@一精度直接影響到裝置本身的性能，可以用這一精度來判定裝置是否合格。（a）靜態(tài)角度精度（Positional accuracy）也叫作靜止位置精度，理論上是用偏離靜止位置的誤差來表示的。具體做法是在電機(jī)的輸出軸上加一個(gè)對(duì)于評(píng)價(jià)精度有足夠分解力的編碼器，當(dāng)從任何位置使電機(jī)旋轉(zhuǎn)N步時(shí)，理論上的全部旋轉(zhuǎn)角度NX（基本步距角）同實(shí)際從編碼器測(cè)得的旋轉(zhuǎn)角度之間的誤差用曲線表示，其最大值Qmax和最?。ㄘ?fù)最大值）Qmax之間的1/2幅度，再用%來表示這

19、就是靜止角度精度。另外也有用角度來表示靜止角度精度。（b）步距角精度（step accuracy）也叫領(lǐng)接角度精度、步進(jìn)精度。是評(píng)價(jià)一步距實(shí)際測(cè)得角度和理論角度（基本步距角）之間的偏差精度。具體的計(jì)算方法是從任意位置，一步一步地使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)360°，實(shí)際測(cè)出每一步的旋轉(zhuǎn)位置，再在每一步中算出領(lǐng)接的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度n，最后求出n和理論步距角Qs之間的差dn.。（c）磁滯精度：步進(jìn)電機(jī)目前所處的靜止位置會(huì)因旋轉(zhuǎn)方向不同而產(chǎn)生差異，具體的說順時(shí)針方向到一個(gè)位置和逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到同一位置，二者之間是有誤差的，將二者之間的誤差用%來表示或用角度來表示就是磁滯精度。具體的測(cè)試方法：是從任意首先以同一方

20、向一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)360°，測(cè)出每一步的實(shí)際位置為1，2n，然而再反方向一步一步地回到原來的位置，測(cè)試出每一步的停止位置1，2n。 磁滯精度=n-n(最大值)四、 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式.步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁所謂勵(lì)磁就是讓電流流過線圈，使定子極磁化，只要不斷交替轉(zhuǎn)換勵(lì)磁就能夠使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。二相電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式，常見的有如下4中：1） 1相勵(lì)磁方式2） 2相勵(lì)磁方式3） 12相勵(lì)磁方式除此之外還有雙12相勵(lì)磁方式，這是微步進(jìn)勵(lì)磁中步進(jìn)角最粗的特殊情況。1、1相勵(lì)磁方式 1相勵(lì)磁方式電動(dòng)機(jī)只有1相線圈，對(duì)這一相線圈依次通電勵(lì)磁。由于這種方式在某些期間有線圈完全沒有電流通過，所以電機(jī)的導(dǎo)體利用率比較低

21、。缺點(diǎn)是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩小，但反過來也帶來了輸入小、溫升低的優(yōu)點(diǎn)。 2、2相勵(lì)磁方式 2相勵(lì)磁方式是A和B相2個(gè)線圈同時(shí)勵(lì)磁的方式，這是步進(jìn)電機(jī)最常見的方法。 3、12相勵(lì)磁方式 這12相勵(lì)磁方式是 1相勵(lì)磁和2相勵(lì)磁交替組成的勵(lì)磁方式，1相勵(lì)磁的穩(wěn)定平衡點(diǎn)和2相勵(lì)磁穩(wěn)定平衡點(diǎn)電氣角45°，及錯(cuò)開1/2基本步距角，所以用這種勵(lì)磁方式可以使電機(jī)停在基本步距角的一半處。因而這種勵(lì)磁方式又稱半步進(jìn)勵(lì)磁。與此相對(duì)應(yīng)基本步距角旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁方式也稱為全步進(jìn)勵(lì)磁。用12相勵(lì)磁產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)小，不易受到共振頻率變化的影響，因此可以用這種方式解決振動(dòng)的噪音的問題。 五、 步進(jìn)電機(jī)主要性能參數(shù)；（在不同的裝置或系

22、統(tǒng)中，應(yīng)充分注意步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，全面考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）1.電性能：(electric performance)1） 相數(shù)（number of phase）2） 驅(qū)動(dòng)方式(drive model)3） 步距角(step angle)4） 額定電壓(voltage)5） 直流電阻(resistance of per phase)6） 最大空載牽出頻率(max response frequency)7） 最大牽入頻率(max response frequency)8） 牽入轉(zhuǎn)矩(put in torque)9） 絕緣電阻(insulation resistance)10) 絕緣介電強(qiáng)度(diel

23、ectric break down of insulation)11) 絕緣等級(jí)12) 溫升(temperature of motor bobbin coil)2.機(jī)械性能:(mechanical performance)1) 外觀(outside view)2) 電機(jī)結(jié)構(gòu)及外形尺寸(motor structure and size)3) 重量(weight)4) 摩擦轉(zhuǎn)矩(frictional torque of output shaft)5) 噪音(noise level)6) 輸出軸機(jī)械強(qiáng)度(output shaft mechanical strength)7) 引出線強(qiáng)度(lead w

24、ire strength)8) 自定位轉(zhuǎn)矩(detent torque)六、 測(cè)試方法及規(guī)則：1.試驗(yàn)電源 a)輸出電壓波動(dòng)不超過±2%； b)電壓波動(dòng)系數(shù)不大于5%； c)各相靜態(tài)電流不平衡不大于2%。2直流電阻試驗(yàn)后的電機(jī)在常溫下放置到穩(wěn)定溫度（不少于2h）后，用電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量每相繞組的直流電阻，按式（1）換算到25時(shí)的直流電阻。（計(jì)算公式見式1）式1： R=Rt/ 1+(t-25) - (1)式中： R 溫度為25時(shí)的繞組直流電阻， ； Rt 溫度為t時(shí)的繞組直流電阻， ； 溫度系數(shù)，銅導(dǎo)線=0.004， 1/ ； t - 測(cè)量繞組直流電阻Rt時(shí)的室溫, 。3最大空載牽入頻率電

25、機(jī)空載，加額定電壓，采用預(yù)置脈沖數(shù)或其它能檢查失步的方法，使電機(jī)從鎖定狀態(tài)突然起動(dòng)，測(cè)出轉(zhuǎn)子在三個(gè)不同位置的正反兩個(gè)轉(zhuǎn)向的最高牽入頻率。4最大空載牽出頻率 電機(jī)空載，加額定電壓，逐漸升高脈沖頻率，采用能檢查失步的方法，測(cè)出電機(jī)在正反兩個(gè)轉(zhuǎn)向的能不失步的最高牽出頻率。5牽入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)加額定電壓、額定頻率，采用預(yù)定脈沖數(shù)或其它能檢查失步的方法，先加上一定的負(fù)載，然后從鎖定狀態(tài)突然起動(dòng)，測(cè)出轉(zhuǎn)子在三個(gè)不同位置的正反兩個(gè)轉(zhuǎn)向的不失步的最大轉(zhuǎn)矩。6自定位轉(zhuǎn)矩電機(jī)不通電，用力矩表將轉(zhuǎn)矩加到輸出軸上，緩慢增加轉(zhuǎn)矩，直到輸出軸開始連續(xù)旋轉(zhuǎn)前的最大轉(zhuǎn)矩。7摩擦轉(zhuǎn)矩電機(jī)兩相加額定電壓鎖定轉(zhuǎn)子，用力矩表將力矩加到輸

26、出軸上，使輸出軸開始連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)的力矩。8溫升電機(jī)在常溫常濕下放置到穩(wěn)定溫度（不小于2h）后，測(cè)量繞組的直流電阻R1和此時(shí)的室溫t1，然后電機(jī)加額定電壓，頻率為100Hz空載運(yùn)行到穩(wěn)定溫度（不小于2h）后，測(cè)量同一繞組和直流電阻R2和此時(shí)的室溫t2，溫升按式（2）計(jì)算。（計(jì)算公式見式2）式2：= （R2-R1）/R1 ×(235+t1)+（t1-t2）- ( 2 )式中： 電機(jī)溫升， K； R2 繞組達(dá)到通電穩(wěn)定溫度時(shí)的直流電阻 ； R1 繞組達(dá)到不通電穩(wěn)定溫度時(shí)的直流電阻 ； t1 測(cè)量繞組直流電阻R1的室溫， ；t2 測(cè)量繞組直流電阻R2的室溫， 。9噪聲將電機(jī)置于墊有20mm厚毛

27、氈的木制V形槽內(nèi)，然后電機(jī)加額定電壓，頻率為100Hz，空載運(yùn)行15s后用精密聲級(jí)計(jì)的傳聲器置于離電機(jī)端面（軸伸側(cè)）100mm處，測(cè)出聲功率級(jí)（A計(jì)權(quán)）。10輸出軸機(jī)械強(qiáng)度在電機(jī)輸出軸離軸端3mm處，逐漸施加19.6N的徑向力，歷時(shí)10s后，無變形和結(jié)構(gòu)破壞。在電機(jī)輸出軸的軸線方向，逐漸施加19.6N的軸向拉力，歷時(shí)10s后，無變形和結(jié)構(gòu)破壞。在電機(jī)輸出軸的軸線方向，逐漸施加19.6N的軸向推力，歷時(shí)10s后，無變形和結(jié)構(gòu)破壞。11引出線強(qiáng)度 電機(jī)端和插頭端的引線垂直向下，將9.8N的力分別逐漸施加于每根引出線的末端，加力時(shí)應(yīng)使引出線的芯線和絕緣層均受力，歷時(shí)10s后，無拉斷及絕緣層和芯線無脫落和損傷。四、混合式步進(jìn)電機(jī)：感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提