αSTEP／步进电动机　步进电动机的基本特性

使用步进电动机时，确认电动机的特性是否适合使用条件是一个重要的关键点。
在这里，我们解释了使用步进电动机时重要的特性。
步进电动机的特性大致可以分为动态特性和静特性两种。

• 动态特性：
  步进电动机的启动或旋转相关的特性，主要与设备的动作或周期时间有关。
• 静特性：
  步进电动机在停止时的角度变化相关的特性，与设备的精度有关。

动态特性

转速—转矩特性

步进电动机驱动时的转速与转矩的关系特性图。
在选择步进电动机时一定会使用的特性。横轴表示电动机输出轴的转速，纵轴表示转矩。
转速-转矩特性由电动机和驱动器决定，不同型的驱动器会有很大差异。

①

励磁最大静止转矩（T_H：Holding Torque）
步进电动机在通电状态（额定电流）下停止时具有的最大最大同步转矩（保持力）。

②

最大同步转矩（Pullout Torque）
在每个转速下能够输出的瞬时最大转矩。
选择电动机时，必要转矩必须在这个曲线的内侧。

③

最大自起动频率（f_S）
步进电动机在摩擦负载、惯性负载为0时，瞬间（无加减速时间）启动、停止的最大脉冲速度。
如果脉冲速度超过这个值，则需要逐渐加减速。由于惯性负载带到电动机上，这个频率会降低。
（惯性负载-自起动频率特性 参照）

最大响应频率（f_r）

步进电动机在摩擦负载、惯性负载为0时，通过逐渐加减速能够运行的最大脉冲速度。
下图是典型的5相步进电动机的转速-转矩特性。

惯性负载-自起动频率特性

自起动频率的惯性负载变化特性。
由于步进电动机的转子和负载具有转动惯量，因此在瞬间启动或停止时，转子轴上会产生延迟或过度。这个值会随着脉冲速度的变化而变化，但超过某个值时，电动机将无法跟上脉冲速度，导致失步（失步）。
这个失步前的脉冲速度称为自起动频率。

惯性负载对最大自起动频率的变化可以用以下公式近似。

振动特性

步进电动机在连续的步进动作中旋转，其步进动作的一个视图是下图的1步距响应。

①

当停止状态的步进电动机输入1个脉冲时，会朝下一个步进角度加速。

②

加速后的电动机通过步进角度，在过冲某个角度后，会向相反方向拉回。

③

这样减速振动后，在指定的步进角度位置停止。

这种产生衰减振动的步进动作是低速时振动的根源。
步进电动机在旋转中的振动大小特性称为振动特性。
振动水平越小，旋转越平滑。

静特性

角度-转矩特性

当用额定电流励磁电动机，并从外部对电动机轴施加转矩，使转子产生角度变化时，角度与转矩的关系称为角度-转矩特性，如下所示。

在上面的特性图中的各个点，表示定子与转子的细齿的位置关系，如下所示。
当平衡点①处于平衡状态时，如果对电动机轴施加外力，会向平衡点①拉回，产生朝左的转矩T（+），并在外力与转矩平衡的角度停止。②
如果进一步施加外力，会产生最大转矩的角度，此时的转矩称为励磁最大静止转矩T_H。③超过这个外力，会通过不平衡点⑤，向相同方向的转矩T（−）产生，并移动到下一个平衡点①停止。

平衡点：

定子与转子的细齿完全相对的位置，非常稳定，当外力为0时，总是停止在这个位置。

不平衡点：

定子与转子的细齿相差1/2齿距的位置，非常不稳定，稍微施加外力就会移动到右或左的平衡点。

角度精度

步进电动机在无负载状态下具有±3分（0.05°）以内的角度精度。这种微小的误差是由定子与转子的机械精度和定子绕组的微小电阻差异引起的。
表示步进电动机角度精度的通常是以下静止角度误差。

静止角度误差：
理论上的停止位置与实际停止位置之间的偏差。
以转子的任意停止位置为起点，每次1步进测量360°时的（+）最大值与（−）最大值之间的范围。

静止角度误差在±3分以内，这是无负载条件下的值。
但在实际应用中，总是存在摩擦负载。
在摩擦负载一定的情况下，角度精度会根据角度-转矩特性产生相应的角度变化。摩擦负载一定时，单向运行的角度变化是一定的，但正反双向运行时，往返的角度变化是两倍。
如果需要停止精度，请务必从单一方向进行位置确定。