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步进电机的静态转矩特性

信息来源:直线丝杆步进电机供应商科瑞通电子    添加时间:2018-12-10
步进电机的静态转矩特性-步进电机供应商科瑞通电子 步进电机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电机,这种电机每当输入一个电脉冲就动一步,所以又称脉冲电机。今天就给大家讲述步进电机的静态转矩与保持转矩有什么不同? 有说转子受到外部负载力矩后,同时会受到一个电磁转矩来与负载平衡,同时转子会转动一定的角度,称为失调角。该电磁转矩称为静态转矩,静态转矩与失调角的关系称为矩角特性,是一个正弦的连续的关系。那意思是不是,就是说无论多小的负载力矩作用到转子上去的话,转子就会转动一定的角度呢,哪怕是动一点点。但是步进电机不是还有保持转矩的概念吗,保持转矩是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。   

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。举例比如,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。保持转矩的意思是说,电机保持转子静止不动的力矩,小于这个转矩的负载作用上去,转子就不会运动,只有大于了保持转矩才会运动,说电机完全没负载的时候,也有电流,那那时候电流干什么用,既然没负载了,拿什么与保持转矩来平衡。所以步进电机转速越高力矩越小,但在一定速度下它的力矩是恒定的,超过才会堵转。 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一静止转矩特性,这就是电机的静态特性。

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。此角度一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闭,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。

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,氏就要小,因此,依据式应选择最大静止转矩几大、步距角Os小的步进电机,即高分辨率电机。根据式可知,要使Os越小,Nr越大越好。另外,高分辨率的步进电机的转子结构大致分为PM型, VR型,HB型三种,其中HB型分辨率最好。

由于PM型定子磁极为爪级结构的关系,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型相同时,因不使用永磁体,虽有相同的Nr,但是步距角Os为HB型的2倍,并且由于无磁磁极,最大转矩几比HB型小。

当两相步进电机外径为42mm左右时,Nr=100齿,步距角0.90,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1.80的电机被广泛使用。对HB型结构,全步进状态的步距角精度为士3%,步进电机运行角度8=nos,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(Os小),以提高位置定位精度。



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