步進(jìn)電機(jī)的線圈通直流電時,帶負(fù)載轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩(與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡而產(chǎn)生的恢復(fù)電磁轉(zhuǎn)矩稱為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩或靜止轉(zhuǎn)矩)與轉(zhuǎn)子功率角的關(guān)系稱為角度一靜止轉(zhuǎn)矩特性,這就是電機(jī)的靜態(tài)特性。
因為轉(zhuǎn)子為永磁體,產(chǎn)生的氣隙磁密為正弦分布,所以理論上靜止轉(zhuǎn)矩曲線為正弦波。此角度一靜止轉(zhuǎn)矩特性為步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩能力的重要指標(biāo),最大轉(zhuǎn)矩越大越好,轉(zhuǎn)矩波形越接近正弦越好。實際上磁極下存在齒槽轉(zhuǎn)矩,使合成轉(zhuǎn)矩發(fā)生畸變閉,如兩相電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩為靜止轉(zhuǎn)矩角度周期的4倍諧波,加在正弦的靜止轉(zhuǎn)矩上。
負(fù)載轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩的負(fù)載(如彈簧力或重物的提升力等),電機(jī)如要正反向運動,會產(chǎn)生20L的角度偏差,要提高位置精度,氏就要小,因此,依據(jù)式應(yīng)選擇最大靜止轉(zhuǎn)矩幾大、步距角Os小的步進(jìn)電機(jī),即高分辨率電機(jī)。根據(jù)式可知,要使Os越小,Nr越大越好。
另外,高分辨率的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)大致分為PM型, VR型,HB型三種,其中HB型分辨率最好。
由于PM型定子磁極為爪級結(jié)構(gòu)的關(guān)系,定子磁極數(shù)的增加受到機(jī)械加工的限制。HB型轉(zhuǎn)子表面無齒,N極與S極在轉(zhuǎn)子表面交替磁化,因此極數(shù)即為極對數(shù)Nr同樣的,轉(zhuǎn)子磁極Nr的增加也受到充磁機(jī)械的限制。VR型轉(zhuǎn)子齒數(shù)與HB型相同時,因不使用永磁體,雖有相同的Nr,但是步距角Os為HB型的2倍,并且由于無磁磁極,最大轉(zhuǎn)矩幾比HB型小。
當(dāng)兩相步進(jìn)電機(jī)外徑為42mm左右時,Nr=100齒,步距角0.90,這是實際使用中最高的分辨率。Nr變大,電抗也增加,則高轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩會下降。因此Nr=50,步距角為1.80的電機(jī)被廣泛使用。對HB型結(jié)構(gòu),全步進(jìn)狀態(tài)的步距角精度為士3%,步進(jìn)電機(jī)運行角度8=nos,各步運行中無累積誤差,電機(jī)的速度如足夠大,盡可能提高n(Os小),以提高位置定位精度。
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