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1、 型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇步进电动机 步进电动机的构造本公司 5 相步进电动机的断面图如下图所示。步进电动机构造上大致分为定子与转子两部分。转子由转子 1、转子 2、永久磁钢等 3 部分构成。而且转子朝轴方向已经磁化，转子 1 为 N 极时，转子 2 则为 S 极。转子1转子2线圈定子永久磁钢滚珠轴承转轴电动机构造图1与转轴成平行方向的断面图定子拥有小齿状的磁极，共有 10 个，皆绕有线圈。其线圈的对角位置的磁极相互连接着，电流流通后，线圈即会被磁化成同一极性。（例如某一线圈经由电流的流通后，对角线的磁极将同化成 S 极或 N 极。）对角线的 2 个磁
2、极形成 1 个相，而由于有 A 相至 E 相等 5 个相位，因此称为 5 相步进电动机。转子的外圈由 50 个小齿构成，转子 1 和转子 2 的小齿于构造上互相错开 1/2 螺距。励磁电动机线圈通电时的状态 磁极经由励磁而磁化的定子的突出部分小齿转子和定子的齿状转子定子转轴转轴成垂直方向的断面图 步进电动机的工作原理实际上经过磁化后的转子及定子的小齿的位置关系，在此说明如下。 相励磁，会使得磁极磁化成 S 极，而其将与带有 N 极磁性的转子 1 的小齿互相吸引，并与带有 S 极磁性的转子 2 的小齿相斥，于平衡后停止。此时，没有励磁的 B 相磁极的小齿和带有 S 极磁性的转子 2 的小齿互相偏
3、离 以上是 A 相励磁时的定子和转子小齿的位置关系。 相励磁转为 B 相励磁时， B 相磁极磁化成 N 极，与拥有 互相吸引，而与拥有 N 极磁性的转子 1 相斥。 相励磁时，转子转动 由此可知，励磁相位随 A 相 B 相 C 相 D 相 E 相 A 相依次转换，则步进电动机以每次 正确的转动。同样的，希望作反方向转动时，只需将励磁顺序倒转，依照 A 相 E 相 D 相 C 相 A 相励磁即可。高分辨率，是取决于定子和转子构造上的机械偏移量，所以不需要编码器等传感器即可正确的定位。另外，就停止精度而言，会影响的只有定子与转子的加工精度、组装精度、及线圈的直流电阻的不同等而已，因此可获得 3 分
4、（无负载时）的高停止精度。实际上步进电动机是由驱动器来进行励磁相的转换，而励磁相的转换时机则是由输入驱动器的脉冲信号所进行。以上举的是 1 相位励磁的例子，实际运转时，为有效利用线圈同时进行 4 相或 5 相励磁的。005/2006技术资料 步进电动机 控制方法的概要内藏新开发的转子位置检测传感器在电动机的反输出轴侧藏有转子位置检测传感器。利用传感器线圈检测由于转子运转位置所决定的磁阻的变化。信号等级转子位置检测传感器的输出信号角）0 120 180 240 300 3600采用新概念的闭环控制系统通过偏差计数器的演算可得知，脉冲信号的指令位置与实际的转子运转位置的偏差量（不足过转）。通过偏差
5、计数器的演算结果判断是否进入失步领域，以转换开环模式闭环模式。 位置偏差量未达 ，以开环模式进行运行。 位置偏差量超过 ，以闭环模式进行运行。的控制区间结构图脉冲序列信号判断失步领域传感器电动机选择开环模式选择闭环模式转子位置计数器偏差计数器输入计数器转子位置计数器指示励磁程序对转子位置产生最大转矩。新开发转子位置检测传感器于闭环电路模式下，驱动器会控制电动机线圈的励磁状态，令其对于转子运转位置产生最大转矩。采用此种控制方式，于角度转矩特性上没有所谓的不稳定点（失步领域）。 矩特性转矩的特征提升步进电动机的性能 高速领域的转矩特性更容易使用因为不会失步，因此使用时不需如以往的步进电动机一般需要
6、考虑以下各点 起因于控制器的脉冲 加减速常数、惯性比的限制 起因于失步的起动脉冲速度的限制因此可更简单的于超过自起动领域的领域中进行高速运行。 使用速度滤波器开关调整起动时停止时的响应性 不需变更控制器的数据（起动脉冲速度、加减速常数）即可将起动时停止时的响应性做 16 种类的调整。此一功能主要目的是希望能减少对工作物的保护，以及降低低速运行时的振动。型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇 步进电动机的基本特性使用步进电动机时，电动机的特性是否符合使用条件，是相当重要的一点。在此说明步进电动机使用时的重要特性。 步进电动机的特性可大略分为两项。 动态特性这是与步进电
7、动机起动或运转时有关的特性。主要会影响机器的工作、周期时间等。 静态特性 这是与步进电动机停止时角度变化有关的特性，主要会影响机器的精度。矩 速 r/ 速 转 矩 特 性动态特性转速转矩特性表示驱动步进电动机时的转速和转矩的关系，其特性图如上所示。这是选用步进电动机时所必须考虑的特性。横轴代表电动机输出轴的转速，而纵轴则代表转矩。转速转矩特性取决于电动机与驱动器，因使用的驱动器的种类不同将产生很大的差异。进电动机于通电状态（额定电流）停止时， 所能保持的最大转矩（保持力）。种转速所能产生的最大转矩。选用电动机时必须注意所需转矩一定要在此曲线的内侧。f s）步进电动机于摩擦负载、惯性负载为 0
8、时，可瞬时（无加减速时间）起动、停止的最大脉冲速度。 若以比此更大的脉冲速度来驱动电动机时，则有必要进行缓慢加减速。电动机上有惯性负载时，则此频率会有所下降。 （请参考惯性负载自起动频率特性）最大响应频率（ f r）步进电动机于摩擦负载、惯性负载转为 0 时，进行缓慢的加减速时可运行的最大脉冲速度。下图为代表 5 相步进电动机组合的转速转矩特性。0 10 20 301000 2000 3000 矩 速 r/ 分 割 数 1）脉 冲 速 度 流A设 定 电 流 相外 部 负 载 惯 性 角 惯性负载自起动频率特性表示因自起动频率的惯性负载而产生变化的特性。步进电动机的转子本身或负载，因有惯性惯量
9、存在，因此于瞬时起动或停止时，电动机轴会产生迟延或超过的现象。此一数值会随脉冲速度而变化，但是若超过某一数值时电动机将无法追随脉冲速度，而产生失步（ 象。此一即将失步前的脉冲速度就称为自起动频率。250020001500100050001000 2000 3000 4000 5000（ 10-7最大自起动频率f 性 负 载 性 负 载 自 起 动 频 率 特 性相对于惯性负载的最大自起动频率的变化可以下列公式算出近似值。z1电动机单体的最大自起动频率 Hzf 有惯性负载时的最大自起动频率 o转动惯量 载的惯性惯量 （J的关系存在）动特性步进电动机以连续的步距状态边移动边重复运转。其步距状态的移
10、动会产生如下所示的 1 步距响应。 脉冲时，会朝下一个步距角进行加速。会朝反方向被拉回。于既定的步距角度位置上停止下来。距角005/2006技术资料产生此一衰减振动的步距状态的移动即为低速旋转时的振动原因。振动特性所表现的即是步进电动机旋转中的振动的大小。振动幅度越小旋转越顺畅。100 200 300 电 压 特 性转 速 r/动成分电压 静态特性角度 一 转矩特性将电动机以额定电流励磁，并由外部朝电动机转轴施加转矩，使得转子角度产生变化，此时角度与转矩的关系称为角度转矩特性。下图即其特性的表示。 定 点变 位 角 度稳 定 点转矩T 保 持 转 矩 转 子 的 齿 距 转 矩 特 性点上的定
11、子与转子的小齿的位置关系表示如下。在稳定点电动机转轴施加外力，则会于往左方向产生欲将之拉回稳定点（），并于与外力取得平衡的角度上停止。会有一角度其产生的转矩达到最大，此时所产生的转矩称为保持转矩 TH。会通过不稳定点t，并产生与外力同方向的转矩 T（），而往下一个稳定点子与转子间的相互牵引力转子的运动转子定子转子稳定点是指定子与转子的小齿于完全相对的位置而停止的点。此点非常的稳定，当外力为 0 时一定会于此点上停止。不稳定点是指定子与转子的小齿互相错开 1/2 螺距的位置。为一非常不稳定的状态，施加些微小的外力将使转子往左边或右边的稳定点移动。角度精度步进电动机在无负载状态时，将保持 3分（
12、以内的角度精度。此一些微的角度误差的原因主要是来自转子与定子的机械精度以及定子线圈上些微的电阻的不同所造成的。步进电动机的角度精度一般是以下列的静止角度误差来表示。静止角度误差指的是转子在理论上和实际上停止位置的差距。此一差距所代表的是将转子的任意停止位置作为出发点，以每 1 步距进行测定，共测量 360后的（）最大值及（）最大值之间的宽幅。实际停止位置理论上的停止位置理论上的停止位置实际停止位置虽然静止角度误差角度在 3 分以内，然而这是在无负载条件下的数值，实际应用上必然有摩擦负载的存在。此时，角度精度可从角度转矩特性看出，将因摩擦负载不同而产生不同的角度移位。当摩擦负载一定时，若朝同一方向运行则移位角度一定，但若从正反两方向进行运转，则往返间将产生两倍的移位角度。因此若要求停止精度时，务必只朝单一方向进行定位。型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却
