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αSTEP/步進電動機
| ?步進電動機的構造 |
?步進電動機的工作原理 |
| ?步進電動機的基本特性 |
?步進電動機組合產品 |
| ?步進電動機的驅動器 |
?閉環步進電動機αSTEP |
| ?利用勵磁定時信號的機械原點返回運行 |
?電纜線長度與傳送頻率的關系 |
| ?聯軸器剛性對裝置的影響 |
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步進電動機的基本特性 |
使用步進電動機時，電動機的特性是否符合使用條件，是相當重要的一點。在此說明步進電動機使用時的重要特性。步進電動機的特性可大略分為兩項。
● 動特性 ：
這是與步進電動機起動或旋轉時有關的特性，主要會影響機器的工作、周期時間等。
● 靜特性 ：
這是與步進電動機停止時角度變化有關的特性，主要會影響機器的精度。
動特性
● 轉速―轉矩特性這是表示驅動步進電動機時的轉速和轉矩的關系，如特性圖所示。
是選用步進電動機時所必須考慮的特性。橫軸代表電動機輸出軸的轉速，而縱軸則代表轉矩。轉速―轉矩特性取決于電動機及驅動器，因使用的驅動器種類不同會有較大差異。
①最大勵磁轉矩（TH ：Holding Torque）
是指步進電動機在通電狀態（額定電流）下停止時，本身保有的最大保持轉矩（保持力）。
②最大同步轉矩（Pullout Torque）
各轉速所能產生的最大轉矩。選用電動機時，必要轉矩必須在本曲線的內側。
③最大自起動頻率（fS）
步進電動機的摩擦負載、慣性負載為0時，瞬間（無加減速時間）能起動、停止的最大脈沖頻率。當在超過此脈沖頻率的情況下驅動電動機時，應逐漸進行加減速。隨電動機承載的慣性負載增加，此頻率亦逐漸降低。
（參考慣性負載―自起動頻率特性）
最大響應頻率（fr）
步進電動機的摩擦負載、慣性負載為0時，進行緩慢的加減速時可運行的最大脈沖頻率。
下圖為代表5相步進電動機組合產品的轉速―轉矩特性。
●慣性負載―自起動頻率特性
表示因自起動頻率的慣性負載而產生變化的特性。
步進電動機的轉子本身或負載，因有轉動慣量存在，因此于瞬時起動或停止時，電動機軸會產生延遲或超過的現象。此數值會隨脈沖頻率而變化，但是若超過某一數值時電動機將無法跟蹤脈沖頻率，而產生失步（miss-step）現象。
將即將失步前的脈沖頻率稱為自起動頻率。
表示因自起動頻率的慣性負載而產生變化的特性。
步進電動機的轉子本身或負載，因有轉動慣量存在，因此于瞬時起動或停止時，電動機軸會產生延遲或超過的現象。此數值會隨脈沖頻率而變化，但是若超過某一數值時電動機將無法跟蹤脈沖頻率，而產生失步（miss-step）現象。
將即將失步前的脈沖頻率稱為自起動頻率。
相對于慣性負載的最大自起動頻率的變化可以根據下列公式算出近似值。
●振動特性
步進電動機以連續的步距狀態邊移動邊重復旋轉。其步距狀態的移動會產生如下所示的1步距響應。
①停止狀態的步進電動機輸入1個脈沖時，會朝下一個步距角度進行加速。
②加速后的電動機通過步距角度并過沖某個角度后，則會朝反方向被拉回。
③如此般衰減振動后，將于既定的步距角度位置上停止下來。
步進電動機以連續的步距狀態邊移動邊重復旋轉。其步距狀態的移動會產生如下所示的1步距響應。
①停止狀態的步進電動機輸入1個脈沖時，會朝下一個步距角度進行加速。
②加速后的電動機通過步距角度并過沖某個角度后，則會朝反方向被拉回。
③如此般衰減振動后，將于既定的步距角度位置上停止下來。
產生此一衰減振動的步距狀態的移動即為低速旋轉時的振動原因。振動特性所表現的即是步進電動機旋轉中的振動的大小的特性。振動幅度越小旋轉越順暢。
靜特性
●角度―轉矩特性
將電動機以額定電流勵磁，并由外部朝電動機轉軸施加轉矩，使得轉子角度產生變化，此時角度與轉矩的關系稱為角度―轉矩特性。下圖即其特性的表示。
將上示特性圖中各點上的定子與轉子的小齒的位置關系表示為如下圖。
在穩定點①平衡并停止時，向電動機轉軸施加外力，則會向左產生欲將之拉回穩定點①的轉矩T（+），并于與外力取得平衡的角度上停止。②
繼續增加外力時，即會有一角度的發生轉矩達到最大。此時所發生轉矩稱為最大勵磁轉矩TH。③
施加超過此轉矩的外力時，就會通過不穩定點⑤，并產生與外力同方向的轉矩T（−），而往下一個穩定點①移動后停止。
在穩定點①平衡并停止時，向電動機轉軸施加外力，則會向左產生欲將之拉回穩定點①的轉矩T（+），并于與外力取得平衡的角度上停止。②
繼續增加外力時，即會有一角度的發生轉矩達到最大。此時所發生轉矩稱為最大勵磁轉矩TH。③
施加超過此轉矩的外力時，就會通過不穩定點⑤，并產生與外力同方向的轉矩T（−），而往下一個穩定點①移動后停止。
穩定點：
是指定子與轉子的小齒于完全相對的位置而停止的點。此點非常穩定，當外力為0時一定會于此點上停止。
不穩定點：
是指定子與轉子的小齒互相錯開1/2螺距的位置。此為非常不穩定的狀態，施加細微外力就會使轉子往左邊或右邊的穩定點移動。
●角度精度
步進電動機在空載狀態時，將保持±3分（0.05°）以內的角度精度。此一細微的角度誤差的原因主要是來自轉子與定子的機械精度以及定子線圈上細微的電阻不同所造成的。步進電動機的角度精度一般是以下列的靜止角度誤差來表示。
靜止角度誤差：
是指轉子在理論上和實際上停止位置的差距。此差距所代表的是將轉子的任意停止位置作為出發點，以每1步距測量360°時的（+）最大值及（−）最大值之間的寬幅。
是指定子與轉子的小齒于完全相對的位置而停止的點。此點非常穩定，當外力為0時一定會于此點上停止。
不穩定點：
是指定子與轉子的小齒互相錯開1/2螺距的位置。此為非常不穩定的狀態，施加細微外力就會使轉子往左邊或右邊的穩定點移動。
●角度精度
步進電動機在空載狀態時，將保持±3分（0.05°）以內的角度精度。此一細微的角度誤差的原因主要是來自轉子與定子的機械精度以及定子線圈上細微的電阻不同所造成的。步進電動機的角度精度一般是以下列的靜止角度誤差來表示。
靜止角度誤差：
是指轉子在理論上和實際上停止位置的差距。此差距所代表的是將轉子的任意停止位置作為出發點，以每1步距測量360°時的（+）最大值及（−）最大值之間的寬幅。
雖然靜止角度誤差在±3分以內，然而這是在無負載條件下的數值。但是，實際的用途上必然有摩擦負載的存在。
此時，角度精度會依據角度―轉矩的特性，根據摩擦負載的不同而產生角度變位。當摩擦負載一定時，若朝同一方向運行則變位角度一定，但若從正反兩方向進行運行，則往返間將產生兩倍的變位角度。因此若需要停止精度時，務必只朝單一方向進行定位。
電磁制動的構造與壽命
帶電磁制動電動機采用無勵磁動作型的定位用電磁制動。 構造例如下所示。
在勵磁線圈上施加電壓時，會產生與永磁磁鋼的磁力反方向的起磁力，電樞受板簧的力量后被釋放并使制動開放，電動機軸即可自由旋轉。在未施加電壓的狀態下，電樞通過永磁磁鋼吸著在軛鐵上，電動機軸遭固定。
在勵磁線圈上施加電壓時，會產生與永磁磁鋼的磁力反方向的起磁力，電樞受板簧的力量后被釋放并使制動開放，電動機軸即可自由旋轉。在未施加電壓的狀態下，電樞通過永磁磁鋼吸著在軛鐵上，電動機軸遭固定。
●工作與壽命
該制動在電動機未勵磁的狀態下可作為位置保持用途使用。請勿作為停止旋轉中負載的制動用途使用。由于沒有裝備制動帶用摩擦襯片，因此，如果頻繁進行制動會使金屬之間互相摩擦而產生磨損或燒結現象，導致無法正常工作。工作壽命是板簧疲勞壽命的100萬次。由于步進電動機停止時仍有保持力，因此，只限裝置的電源ON/OFF時運行電磁制動的使用方法。
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