技術參數與術語

? 負載

力矩負載 (Tf) Tf = G * r G: 負載重量 r: 半徑

慣量負載 (TJ) TJ = J * dw/dt J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm) M: 負載質量 R1: 外圈半徑 R2: 內圈半徑 dw/dt: 角加速度

? 速度-力矩曲線

速度-力矩曲線是步進電機輸出特性的重要表現形式。

A. 工作頻率點 電機在某一點的轉速值。 速率： n = q * Hz / (360 * D) n: 轉/秒 Hz: 頻率值 D: 驅動電路細分值 q: 步距角 步距角1.8°的步進電機，在 1/2 細分驅動方式下 (即每步 0.9°) 、 工作頻率 500Hz 時的轉速為1.25r/s.

B. 自啟動區域: 步進電機可以直接啟動和停止的區域。

C. 連續運行區域: 在該區域內，電機無法直接啟動或停止。電機在該區域內運行必須先經過自啟動區域，然后經 過加速達到該工作區域運行。同理，電機在該區域內也無法直接制動，否則容易造成電機失步， 必須先經過減速到達自啟動區域內再制動。

D. 最高啟動頻率: 空載情況下，已勵磁電機直接啟動而不丟步的最高脈沖頻率。

E. 最高運行頻率: 空載情況下，已勵磁電機運行而不丟步的最高脈沖頻率。

F. 啟動力矩/牽入力矩: 已勵磁電機能以某一固定的頻率啟動和同步運行而不丟步的最大轉矩。

G. 運行力矩/牽出力矩: 在規定的驅動條件下，按照給定脈沖頻率，可加給已驅動電機轉軸上而不是電機丟步的最大轉矩。

? 加速/減速運動控制

當電機運行頻率點在速度-力矩曲線的連續運行區域 內時，如何縮短電機啟動或停止時的加速或減速時 間，使電機更長時間地運行在最佳速度狀態，從而 提高電機的有效運行時間是非常關鍵的。 如右圖所示，步進電機的動態力矩特性曲線，低速 運行時曲線為水平直線狀態；高速運行時，由于受 到電感的影響，曲線發生了指數下降。
A. 低轉速狀態下的直線加速運行 已知電機負載為TL，假設想從F0 在最短時間 (tr) 內加速到 F1，如何來計算最短時間 tr ? (1) 通常情況下 TJ = 70%Tm (2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ-TL) (3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. 高轉速狀態下的指數加速運行 (1) 通常情況下 TJ0 = 70%Tm0, TJ1 = 70%Tm1, TL = 60%Tm1 (2). tr = F4 * In [(TJ0-TL)/(TJ1-TL)] (3). F (t) = F2 * [1 – e^(-t/F4)] + F0, 0F2 = (TL-TJ0) * (F1-F0)/(FJ1-TJ0) F4 = 1.8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ0-TL)

備注：J 表示電機轉子加負載時的轉動慣量。q 表示每一步的轉動角度，在整部驅動時就是指電機的步距角。
在減速運行時，只需將上述的加速脈沖頻率反轉過來計算就可以了。

? 振動與噪音

一般來講，步進電機在空載運行情況下，當電機的運行頻率接近或等于電機轉子的固有頻率時 會發生共振，嚴重的會發生失步現象。
針對共振的幾種解決方案:
A. 避開振動區,使電機的工作頻率不落在振動范圍內。
B. 采用細分的驅動模式，使用微步驅動模式，將原來的一步細分為多步運行，提高電機的每步分辨率，從而降低振動。這可以 通過調整電機的相電流比來實現的。微步并不會增加步距角精確度，卻能使電機運行更加平穩，噪 音更小。一般電機在半步運行時，力矩會比整步時小15%，而采用正弦波電流控制時，力矩將減小 30%。