技术参数与术语
• 负载
A. 力矩负载 (Tf)
Tf = G * rG： 负载重量
r： 半径
B. 惯量负载 (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M： 负载质量
R1： 外圈半径
R2： 内圈半径
dω/dt：角加速度
• 速度-力矩曲线
速度-力矩曲线是步进电机输出特性的重要
表现形式：
A. 工作频率点
电机在某一点的转速值。
n = q * Hz / (360 * D)
n： 转/秒
Hz： 频率值
D： 驱动电路细分值
q： 步距角
例如： 步距角1.8°的步进电机，在 1/2 细分驱动方式下 (即每步 0.9°) 、工作频率 500Hz 时的转速为1.25r/s.
B. 自启动区域
步进电机可以直接启动和停止的区域。
C. 连续运行区域
在该区域内，电机无法直接启动或停止。电机在该区域内运行必须先经过自启动区域，然后经过加速达 到该工作区域运行。同理，电机在该区域内也无法直接制动，否则容易造成电机失步，必须先经减速到 达自启动区域内再制动。
D. 最高启动频率
电机空载状态下，保证电机不丢步运行的最大脉冲频率。
E. 最高运行频率
空载情况下，已励磁电机运行而不丢步的最高脉冲频率。
F. 启动力矩/牵入力矩
满足步进马达在一定脉冲频率下启动并开始运行，不失步的最大负载力矩。
G. 运行力矩/牵出力矩
满足步进马达在一定脉冲频率下稳定运行，不失步的最大负载力矩。
当电机运行频率点在速度-力矩曲线的连续运行区域 内时，如何缩短电机启动或停止时的加速或减速时 间，使电机更长时间地运行在最佳速度状态，从而 提高电机的有效运行时间是非常关键的。 如右图所示，步进电机的动态力矩特性曲线，低速 运行时曲线为水平直线状态；高速运行时，由于受 到电感的影响，曲线发生了指数下降。
A. 低转速状态下的直线加速运行
已知电机负载为TL，假设想从F0 在最短时间 (t r) 内加速到 F1，如何来计算最短时间 t r
(1) 通常情况下 TJ = 70%Tm
(2) t r = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/t r + F0, 0< t < tr
B. 高转速状态下的指数加速运行
(1) 通常情况下
TJ 0 = 70%Tm0,
TJ 1 = 70%Tm1,
TL = 60%Tm1
(2) t r = F4 * I n [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3) F (t) = F2 * [1 – e^(-t/F4)] + F0, 0 < t < tr
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1.8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
备注：
J 表示电机转子加负载时的转动惯量。
q 表示每一步的转动角度，在整部驱动时就是指电机的步距角。
在减速运行时，只需将上述的加速脉冲频率反转过来计算就可以了。
• 振动与噪音
一般来讲，步进电机在空载运行情况下，当电机的运行频率接近或等于电机转子的固有频率时 会发生共振，严重的会发生失步现象。
针对共振的几种解决方案:
A. 避开振动区
使电机的工作频率不落在振动范围内
B. 采用细分的驱动模式
使用微步驱动模式，将原来的一步细分为多步运行，提高电机的每步分辨率，从而降低振动。这可以通过 调整电机的相电流比来实现的。微步并不会增加步距角精确度，却能使电机运行更加平稳，噪音更小。一 般电机在半步运行时，力矩会比整步时小15%，而采用正弦波电流控制时，力矩将减小30%。
