步进电机保持转矩(步进电机的静态转矩特性及测量方法)

为了评估步进电机的特性，必须具有必要的测量方法，从本节开始，我们将首先描述步进电机的静态转矩特性和步进角精度。

静态转矩特性

静态转矩特性是步进电动机的转子静态（平衡状态）的特性，该特性与时间无关。恒定转矩特性也称为角静态特性或刚度特性。它是步进电动机定子在直流激励下的负载转矩与转子位移角之间的关系。如右图所示，该转矩按照正弦定律变化，最大转矩是所产生的静态转矩T与位移角θ之间的关系。

其中，图中的θ，θL和θM是机械角。 θM是生成TM的角度。 2相PM型或2相HB型的步距角相同。根据上述公式和有问题的公式《步进电机的基本特性：静态、动态、暂态转矩特性》：θL=（2θM/π）反正弦（TL/TM），已知负载转矩TL确定位移角θL的大小。

由于步进电动机的负载确定角位置，因此当负载转矩TL恒定时，θL越小，角度精度越高。因此，步进电动机的最大静态转矩（保持转矩）TM必须较大。通过连续测量TL和θL，可以获得静态转矩特性曲线。

步进电动机的静态转矩特性可以是单相励磁或两相励磁。角θ是电角。

两相励磁转矩：TAB的（公式1）和（公式2）如下。

2相励磁转矩是1相（根数2）的√2倍，相移为π/4,1相励磁转矩TA，TB和2相励磁转矩TAB如下所示在下图中。

其次，它描述了如何测量这些扭矩。近来，由测量设备的专业制造商生产的步进电动机转矩测量设备在市场上，并且在此不再描述用于这种设备的测试方法。

静态转矩特性的测量

转矩表：固定步进电机。如下图所示读取扭矩仪和角度仪的读数，并绘制本文中第一幅图所示的带有角度和扭矩的距离角特性曲线。如果不测量角度，则只能测量最大静态扭矩TM。

滑轮重量法：如下图所示，用滑轮和重物替换上图中的扭矩计。通过使用电位计或编码器依次改变重物W的重量来测量角度，可以获得与扭矩计相同的扭矩曲线。

应力计和编码器：必须手动读取上述两种方法的扭矩值，这需要花费时间才能测量，并且无法自动获得扭矩曲线。相反，如下图所示，应变仪扭矩计和光学两轴编码器直接连接到步进电机，并且可以使用扭矩计，编码器和记录器连续测量静态扭矩特性。

为了使电动机旋转，您需要使用减速器来降低电动机的速度。齿轮啮合减少了重量变化。此时，您需要使用至少比转子惯性大10倍的飞轮。将被添加。在齿轮的负载方向上增加重量，以最大程度地减小齿隙。下图曲线是上图方法的测试曲线，调整了被测电机的电源电压，并测量了静态转矩特性。被测电动机的尺寸为42mm，长度为33mm，两相HB型，1.8°，每相35Ω，转子惯性为15g?cm2。

测量时，需要使用参考砝码校正Y轴的扭矩值，并使用X-Y记录仪直接读取扭矩值。

下图是通过改变励磁相位来测量单相励磁和两相励磁的静态转矩特性的图。可以看出，单相励磁和两相励磁产生的转矩的大小和停止位置是不同的。即，相位差与转矩之间的关系如第二图所示。本文中的图表。

定位（齿槽）转矩特性测量法

转子中带有永磁体的步进电机如果未向定子线圈供电，则转子旋转时转子将产生转矩。此时，由永磁体产生的转矩称为齿槽转矩或定位转矩。该转矩通过感应计和编码器方法进行测量，但是齿槽转矩仅为静态转矩的10％，因此需要更改转矩计的测量范围。为了获得准确的测量数据，步进电机，编码器，扭矩传感器的同轴度必须良好，考虑使用可拆卸的联轴器，并注意不要产生摩擦扭矩。

上面两个转矩特性图是所测试的步进电机的静态转矩特性。由于齿槽转矩过小，因此，如果同时表示静转矩和齿槽转矩，则齿槽转矩θ和τ的效果不明确。如下图所示，由步进电机的静态转矩特性得出的齿槽转矩大于实际齿槽转矩。实际测试的步进电机规格使用两相HB型，3.6°步进角，四个主极步进电机，齿槽转矩为静态转矩频率的四倍，额定电压为12V。角度特性会受到影响。当输入电压降低到5V时，静态转矩特性会严重失真，因为齿槽转矩波形不会发生变化。因此，为了在节能状态下以12V至5V工作，应根据负载情况注意控制位置误差。