步進電機的線圈通直流電時,帶負載轉子的電磁轉矩(與負載轉矩平衡而產生的恢復電磁轉矩稱為靜態轉矩或靜止轉矩)與轉子功率角的關系稱為角度一靜止轉矩特性,這就是電機的靜態特性。
因為轉子為永磁體,產生的氣隙磁密為正弦分布,所以理論上靜止轉矩曲線為正弦波。此角度一靜止轉矩特性為步進電機產生電磁轉矩能力的重要指標,最大轉矩越大越好,轉矩波形越接近正弦越好。實際上磁極下存在齒槽轉矩,使合成轉矩發生畸變閉,如兩相電機的齒槽轉矩為靜止轉矩角度周期的4倍諧波,加在正弦的靜止轉矩上。
負載轉矩為電磁轉矩的負載(如彈簧力或重物的提升力等),電機如要正反向運動,會產生20L的角度偏差,要提高位置精度,氏就要小,因此,依據式應選擇最大靜止轉矩幾大、步距角Os小的步進電機,即高分辨率電機。根據式可知,要使Os越小,Nr越大越好。
另外,高分辨率的步進電機的轉子結構大致分為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構的關系,定子磁極數的增加受到機械加工的限制。HB型轉子表面無齒,N極與S極在轉子表面交替磁化,因此極數即為極對數Nr同樣的,轉子磁極Nr的增加也受到充磁機械的限制。VR型轉子齒數與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,最大轉矩幾比HB型小。
當兩相步進電機外徑為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,則高轉速下轉矩會下降。因此Nr=50,步距角為1.80的電機被廣泛使用。對HB型結構,全步進狀態的步距角精度為士3%,步進電機運行角度8=nos,各步運行中無累積誤差,電機的速度如足夠大,盡可能提高n(Os小),以提高位置定位精度。
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