步進(jìn)電機最顯著(zhù)的性能特征是精確定位，良好的保持轉矩和良好的低速轉矩特性。但是在某些情況下，應用參數需要在高速下產(chǎn)生高扭矩，而設計或控制約束條件則要求使用步進(jìn)電機。盡管步進(jìn)電動(dòng)機在高速下產(chǎn)生高扭矩的能力并不突出，但在某些應用中，可以同時(shí)實(shí)現這兩種功能。

 

　　電機的拉出扭矩曲線(xiàn)顯示了在運行速度范圍內可以產(chǎn)生的最大扭矩。如果電動(dòng)機在拔出轉矩曲線(xiàn)之外(上方)運行，則可能會(huì )失速。

 

　　為什么步進(jìn)電動(dòng)機在高速產(chǎn)生高轉矩時(shí)會(huì )遇到麻煩?

 

　　對于給定的步進(jìn)電動(dòng)機設計，轉矩產(chǎn)生主要是通過(guò)電動(dòng)機繞組的電流的函數-電流越大，電動(dòng)機產(chǎn)生的轉矩就越大。但是電動(dòng)機繞組具有兩個(gè)特性，它們會(huì )限制電流，因此會(huì )限制扭矩的產(chǎn)生。第一個(gè)是電感(L)，它使繞組抵抗流經(jīng)它的電流的任何變化。另一個(gè)是電阻(R)，它限制了繞組可以承載的最大電流量。

 

　　總之，這兩個(gè)性質(zhì)確定電動(dòng)機的電氣時(shí)間常數(τ ë)，這是它在卷繞花費的電流達到其額定(最大)值的63%的時(shí)間。

 

　　當傳遞到繞組的電壓脈沖的速率(進(jìn)而是電動(dòng)機速度)變慢時(shí)，繞組有足夠的時(shí)間達到其額定電流，并且電動(dòng)機可以產(chǎn)生其額定轉矩。但是，當電壓脈沖的速率(電動(dòng)機速度)很高時(shí)，繞組中的電流就沒(méi)有足夠的時(shí)間達到其額定值，并且會(huì )影響轉矩產(chǎn)生。

 

　　限制步進(jìn)電機高速產(chǎn)生扭矩的另一個(gè)因素是 繞組中的電流上升率(dI / dt)，它與施加的電壓(V)直接成正比，與電動(dòng)機的電感(L)成反比。

 

　　為了提高電流上升速率，必須降低繞組的電感(L)，或者必須增加施加的電壓(V)。

 

　　降低繞組電感需要改變電動(dòng)機的設計和/或制造方法。實(shí)際上，一些制造商已經(jīng)對其電動(dòng)機的結構和制造工藝進(jìn)行了更改，現在提供的步進(jìn)電動(dòng)機具有比傳統設計更高的轉矩-速度特性。這些變化的示例包括改進(jìn)的磁性設計，該設計增加了轉子和定子之間的磁通量，增加了電動(dòng)機中的極對數，并增加了繞組密度。

 

　　但是對于機械制造商和最終用戶(hù)而言，通常可以通過(guò)使用斬波器驅動(dòng)來(lái)改善給定步進(jìn)電機的扭矩產(chǎn)生。

 

　　斬波驅動(dòng)電壓可提供更好的轉矩-速度特性

 

　　向電動(dòng)機繞組提供更高的電壓可有效地將轉矩-速度曲線(xiàn)“壓出”，從而在更高速度下產(chǎn)生更高的轉矩。

 

　　斬波器驅動(dòng)器向電動(dòng)機提供高電壓(通常是標稱(chēng)電壓的八倍)，根據歐姆定律(電流=電壓÷電阻)，這會(huì )導致更高的電流通過(guò)繞組。　

 

步進(jìn)電機性能

　　當驅動(dòng)器檢測到電流已達到預定值時(shí)，電源關(guān)閉或“切斷”。當電流降至某個(gè)水平以下時(shí)，高壓電源再次打開(kāi)。

 

　　這種電壓斬波方法還提高了電流上升速率(dI / dt)。因此，通過(guò)增加驅動(dòng)電壓，即使在脈沖頻率較高時(shí)，繞組也可以達到較高的電流水平，這意味著(zhù)以較高的速度產(chǎn)生更多的轉矩。

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