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步进电机的静态转矩特性步进电机的线圈通直流电时,带负载转子的电磁转矩与负载转矩平衡而产生的恢复电磁转矩称为静态转矩或静止转矩与转子功率角的关系称为角度-静止转矩特性,这就是电机的静态特性如下列图所示因为转子为永磁体,产生的气隙磁密为正弦分布,所以理论上静止转矩曲线为正弦波此角度-静止转矩特性为步进电机产生电磁转矩能力的重要指标,最大转矩越大越好,转矩波形越接近正弦越好实际上磁极下存在齿槽转矩,使合成转矩发生畸变,如两相电机的齿槽转矩为静止转矩角度周期的4倍谐波,加在正弦的静止转矩上,则上图所示的转矩为TL=TMsin[0L/0M Ji/2]其中TL与TM各表示负载转矩和最大静止转矩或称把持转矩,相对应的功率角为0L和M,此位移角的变化决定了步进电机位置精度根据上式得到e L=2e M/Ji arcsinTL/TMPM型永磁步进电机和HB混合式步进电机的步距角0s在前面的课程中讲过即0s=180°/PNr,角度改为机械角度弧度,则变成下式9s=Ji/2Nr上式Nr为转子齿数或极对数,所以两相电机0M二s负载转矩为电磁转矩的负载(如弹簧力或重物的提升力等),电机如要正反向运动,会产生20L的角度偏差,要提高位置精度,0L就要小,因此,依据式厂(2口兀)arcsin(TL/TM),应选择最大静止转矩Tm大、步距角0s小的步进电机,即高分辨率电机根据式s二n/(2Nr)可知,要使s越小,Nr越大越好另外,高分辨率的步进电机的转子构造大致分为PM型、VR型、HB型三种,其中HB型分辨率最好由于PM型定子磁极为爪级构造的关系,定子磁极数的增加受到机械加工的限制HB型转子表面无齿,N极与S极在转子表面交替磁化,因此极数即为极对数Nr,同样的,转子磁极Nr的增加也受到充磁机械的限制VR型转子齿数与HB型一样时,因不使用永磁体,虽有一样的Nr,但是步距角0s为HB型的2倍,并且由于无永磁磁极,最大转矩Tm比HB型小当两相步进电机外径为42mm左右时,Nr=100齿,步距角
0.9°,这是实际使用中最高的分辨率Nr变大,电抗也增加,则高转速下转矩会下降因此,Nr=50,步距角为
1.8°的电机被广泛使用对HB型构造,全步进状态的步距角精度为±3%,步进电机运行角度二ns,各步运行中无累积误差,电机的速度如足够大,尽可能提高n(0s小),以提高位置定位精度。