步进电动机的运行性能(步进电动机的性能指标

1. 步进电动机的性能指标

步进电机的转速与脉冲频率成正比，即脉冲频率越高步进电机的转速也越高，但提高了脉冲频率虽然达到了提速作用，却损失了力矩。 力矩随脉冲频率升高而下降的原因： 步进电机产生失步的两个原因就是： 一、控制脉冲频率高，此时转子的加速度小于步进电机定子旋转磁场的速度。 在步进电机供电电源设计好后，定子线圈冲电时间常数基本是固定的，假设时间常数是0.02S（0.02S充电到最大值的63%），如果步进电机接受的脉冲周期大于0.04S(占空比为50%，频率小于25HZ),定子线圈即可以获得足够的能量产生足够带动转子的力矩。如果脉冲频率过高，比如50HZ（占空比为50%，脉冲周期大于0.02S），定子线圈获得的充电时间才0.01S，少了一半的充电时间，产生的力矩就减少了很多，致使转子跟不上定子旋转磁场的速度，每一步都落后于应该到达的平衡位置，并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步. 当然50HZ的频率太小了，本例子只是为了便于说明，随意说了一个数解决方法：1、降低脉冲频率，别认为麻烦，调试步进电机大部分是调节脉冲频率的过程 2、如果不想因降低频率而造成速度太低，那么加大步进电机供电电流 3、减轻电机的负载 二、控制脉冲频率低，此时转子的速度高于步进电机定子旋转磁场的速度。 还以上面的0.02S充电时间常数为例，脉冲频率低，定子线圈充电充分，其产生的力矩就大，此时电机的负载如果较轻，转子就会超过应该到达的平衡位置，定子磁场又要拉转子回到平衡位置，同样其在回平衡位置时又会反越过平衡位置而落后于平衡位置，恰恰此时下一个脉冲到来，于是转子只好在落后于平衡位置的地方开始新一轮的步进。如此循环，同样造成每一步都落后于应该到达的平衡位置，并且距离平衡位置越来越远。积累下来的结果就造成了失步。 解决方法：1、提高脉冲频率 2、不想太高速，那么减小步进电机供电电流。 3，上面两者都不能调节，换力矩小的电机。 伺服电机的说明书上一般都会给出矩频特性图，或是力矩与速的关系表。从大多品牌步进电机的矩频特性可以看出，步进电机在小于600转/分的速度时，输出力矩是正常的。超过1000转/分时，力矩急剧下降(当然也有部分电机在1200转/分时，力矩输出正常). 所以将步进电机的最高转速定为600转/分是较为理想的选择。 当然这个600转/分不是一个通用的数据，具体还得去资讯厂家，向厂家要步进电机的矩频特性。 600转/分的定义只是为了告诉您在选择电机或是前期设计转速，要考虑到步进电机转速小的特点！

2. 步进电动机的特征参数有哪些

主要参照参数有一体化步进电机输出扭力，丝杆螺距。摩擦系数（T型丝杆摩擦系数比较大，滚珠丝杆摩擦系数比较小）。

以立迈胜86一体化步进电机为例：

静扭力6NM为例，直线步进电机轴向力（推力）计算公式： 转矩=轴向力（推力）x导程/2πn （n为效率） 例：直线电机静转矩1NM，直线电机导程8mm，电机效率80%，计算推力 

1=Fx0.008/2πx80% F=628N 换算成可以推动物品的重量： 重量=628/GXf （f为摩擦系数）≈30KG 即1NM直线步进电机的推力为628N，可带动大约30-40KG物品。所以86步进电机6NM的推力约为180~240KG.

3. 步进电动机的性能指标是

设置步进电机驱动器的细分数，通常细分数越高，控制分辨率越高 ，但细分数太高则影响到最大进给速度，一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P(此时最大进给速度为9600mm/min)或者 0.0005mm/P(此时最大进给速度为4800mm/min),对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设置的大一些，如0.002mm/P(此时最大进 给速度为19200mm/min)或0.005mm/P(此时最大进给速度为48000mm/min)。对于两相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当 量=丝杠螺距÷细分数÷200。

　　弯道加速度：用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方,它决定了机床在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大，机床在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常，对于步进电机系统组成的机床，该值在400--1000之间，对于伺服电机系统，可以设置在1000--5000之间。如果是重型机床，该值要小一些。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型联动运 动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加，如果发现异常情况，则降低该值，并留50%--100%的保险余量。

　　起跳速度：该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速，能够直接 启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步进电机运动特性不好的低速段;但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后，该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。所以，该设定参数最好 是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。

　　单轴加速度：用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物 理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。通常，对于步进电机，该值在100--500之间，对于伺服电机系统，可以设置在400--1200之间。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型运动，注意观察，如果没有异常。

4. 步进电动机的性能指标包括

定位或剩余力矩:

在没有电流通过绕组时，能使电机的输出旋转所需施加的力矩。

驱动器:

一个用来运行步进电机的电气控制装置。这包括电源、逻辑程序器、开关元件以及一个确定步进速率的变频脉冲源。

动态力矩:

在一定步进速率下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULL IN（牵入）力矩或PULL OUT(牵出)力矩所表示。

保持力矩:

绕组在通以稳态直流电时，能使电机在输出轴旋转所需施加的力矩。

惯性:

物体对加速度或减速的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性，或电机转子的惯性。

线性步进增量(或称步长):

转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性位移。

最大温升:

设计的电机允许温升。电机的温升是电机在通电时出现电能损耗温度升高所固有的特性。电能损耗主要有电阻发热（铜损），铁损和摩擦损耗。电机的温度是总的损耗发热温度和环境温度之和。

脉冲速率:

每秒施加到电机绕组上的脉冲数量（PPS）。脉冲速率等于电机步进速率。

每秒脉冲数（PPS）:

电机在一秒钟内所产生的步数（有时称为“步数/秒”）。这由电机驱动器所产生的脉冲频率所决定。

升降速:

在电机不失步的情况下，将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大，接着再降低至原有速率的一种驱动技术。

单步进响应:

电机进行完整的一步所要求的时间。

步进:

电机每接收一个脉冲时转子所转的角度，对于直线电机来说，步进为直线距离。

步距角:

每一步转子所产生的旋转，测量单位为度。

每周旋转步数:

转子旋转360°.所需要的总步数。阻力力矩和惯性力矩之和。

力矩:

阻力力矩和惯性力矩之和。

PULL OUT(牵出)力矩:

电机在恒速下能够产生的最大力矩。因为速度不变，所以也没有惯性力矩。周时转子内部的动能和惯性载荷使牵出力矩增大。

PULL IN(牵入)力矩:

心须克服转子惯量的加速转矩，以及加速时固定连接的外接负载和各种摩擦转矩。因此，牵入力矩通常小于牵出力矩。

力矩与惯性比率:

保持力矩除以转子转动惯量。

5. 步进电动机的主要性能参数

力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下： P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米 P=2πfM/400(半步工作） 其中f为每秒脉冲数（简称PPS) 步进电机因为不是恒力矩输出，不按功率分类和计算，通常是以力矩和规格两个主要参数来判断功率大小，以上公式仅作为参考

6. 步进电动机主要性能指标

步进电机的主要特点：

1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2、步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

4、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，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，可能发生失步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。

步进电机的主要特性：

1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

2、三相步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。

3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

4、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

因此，打印机、绘图仪、机器人等设备都以步进电机为动力核心。

7. 步进电动机的性能指标有什么实际作用

步进电机选择方法：

1、判断需多大力矩： 静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时，需采用大力矩电机。力矩指标大时，电机外形也大。

2、判断电机运转速度： 转速要求高时，应选相电流较大、电感较小的电机，以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。

3、选择电机的安装规格： 如57、86、110等，主要与力矩要求有关。

4、确定定位精度和振动方面的要求情况： 判断是否需细分，需多少细分。

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