步进电机几个重要性能与影响因素

1、常见二相电机中绕组类型与特性？

在二相电机中绕组方式有两种：二相四线与二相六线（五线）两种方式。其中二相四线又称为双极性步电机（采用桥式电源驱动），驱动器向绕组提供正、反两个电流，绕组利用率较高。二相六线（五线）电机由公共端出发，驱动器向绕组提供单一方向的电流，绕组利用率为50%,这类电机又称为单极性电机。

通常地：二相四线电机采用恒流源驱动，驱动器成本较高，通过合理地选用电机机座型号、电机的电阻、电感、额定工作电流等，可获得较好的工作特性，使用最为广泛；二相六线（五线）通常采用恒压源驱动，通常应用于工作频率点低，且工作频率点扭矩较低的场合，其驱动器成本较低。

贵司PRⅡ两款电机均是二相四线电机,采用恒流源、高低电压方式供电，二相八拍方式驱动。

2、步进电机的直流电阻

直流电阻数值随温度变化而略有变化。为了与出厂及历次测量的数值作比较，应将在不同的温度下测得的直流电阻值换算到同一温度下的阻值。换算公式如下：

Rw=Rm(T+tw)/(T+tm)

式中Rm——温度为tm(℃)时测得的电阻，Ω

Rw——换算至温度为tw℃的电阻，Ω

T——温度系数，铜线为235，铝线为225。

在23HA3001-1电机直流电阻测量中，其测试环境与测试所用的工具是否正确，起决定性影响。

3、步进电机的电感值

步进电机转子内部固有的永久磁铁，电感与电阻一起，作为另一个重要参数出现，对电机的动态特性影响极为显著。

一般地低电阻、低电感其空载起动、运行频率均较高，在满足设计的条件下（一般地规定的机座号、机身高情况下，电机必须达到标准的保持转矩，以提高材料利用率），工作频率点可以先得较大，如23HA3002-1电机可以达到

4000PPS，但是其驱动电流较大，驱动器制造成本为较高，而且不好控制噪声；相反，大电阻、大电感其工作频率点就会显著减小，驱动器成本会减少。

4、二相电机的步距角

常见二相步进电机固有步距角（定、转子机械结构确定的）有两种：1.8？（作四相八拍运行为0.9？）与0.9？（作四相八拍运行为0.45？）两种，前一种最常用，后一种精度更高，适用于高精密场合，其步距角精度为±5%内。具体步进电机运行步距角与驱动方式有关（决定于：驱动节拍与单步细分数）。

通常地：步进电机作单一方向转动，施加电机的脉冲数与细分步距角之积应为固有步距角的整数倍，这样电机转动到定位点时最稳定，瞬间电流因素影响最少。

如固有步距角1.8？的二相电机，作二相四拍运行（运行步距角为1.8？），则施加整数倍就可以，如作二相八拍运行时（运行步距角为0.9？），则施加于电机的脉冲数为0.9？的偶数倍脉冲，细分后以此类推。

5、步进电机的“定位转矩”

定位转距是指电机各相绕组不通电且处于开路状态时，由于混合式电机转子上有永磁材料产生磁场，从而产生的转距。

一般定位转距远小于保持转距。是否存在定位转距是混合式步进电机区别于反应式步进电机的重要标志。

6、步进电机的"保持转矩"

保持转距，在二相电机中是指电机二相绕组同时通额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转距。是电机选型时最重要的参数之一。

通常步进电机是在恒流或恒压条件下工作的，在低速运行时，其输出力矩与最大转矩接近，但由频率增加，反电势及高频导致电机内部损耗的提高，步进电机的输出功率会随速度的增大而迅速变小，步进电机的输出力矩随速度的增大而迅速衰减（不同型号、不同参数其衰减率不一样，通常用矩频特性曲线来表示），所以其最高工作转速一般在300～600RPM。

比较：而交流伺服电机可以自行调整输入电压与电流，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。而且与通用交流电机（或伺服电机）不一样，步进电机起动瞬间，线组内工作电流是按额定电流工作的，因此无过载能力差。在选型时为了克服这种

惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m 的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

决定保持转矩的参数：A）电机机座号（16HA、17HA、17HD、23HA、23HD、32HD 等）；B）电机机身高度； C）绕组匝数（体现在电阻、电感值）与工作时绕组的额定电流值。

7、低频特性中的振动与克服方式

由步进电机的工作原理（非连惯、单点的脉冲电源），决定其低频工作段某些频率段会出现低频振动现象（谐波造成的）根据经验其振动频率点大致分布为200PPS、400PPS左右，尤其是200PPS段最为明显，具体振动值与负载情况和驱动器性能有关。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。

为解决步进电机固有的低频振动问题，从电机本体上是增加电机相数，如三相、五相电机，其振动特性就比普通的二相电机好很多。在实际使用中，为克服振动问题，主要从几个方面来解决：第一、当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器；第二、驱动器上采用细分技术,使电流波形接近正弦波，越接近正弦波其动态特性越好；第三、在写程序时，避开电机固有振动区。

8、电机的空载起动频率

指无负载时，电机最大起动频率值，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转，在堵转时,会伴有啸叫声。

由以下个方面决定：

第一，电机本身：电机参数（保持转矩、电阻/电感值、额定电流），转子的转动惯量，电阻/电感值越大，起动反电势会高，起动频率降低，转子转动惯量越小，则起动频率会越高。

第二、起动点频率（起动时加速）。