3。2 步进电机及细分驱动器

3。2。1步进电机的介绍及性能特点

步进电机是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机。它是以固定的步距角一步一步旋转运行的，故称为步进电机[12]。德国的BAUR公司于二十世纪七十年代发明了五相混合式步进电机及其驱动器。九十年代又推出了性能更加优越的三相混合式步进电机。我国则起步较晚，在八十年代后期才开始发展混合式步进电机。

步进电机的关键参数是正方形安装法兰盘的边长，根据其长度规范为20                                      型，28型，42型，57型，70型等步进电机。步进电机的功率大小与型号数目大小呈正 相关关系。小型步进电机一般为两相四线，大型步进电机一般为三相六线。步进电机的选型与负载扭矩息息相关。一般20型步进电机保持扭矩大约在1Ncm 左右，只能用于受力不大或者不受圆周力作用的场合。57型,70型以上的步进电机的保持转 矩即大约在1Nm 以上。

步距角是步进电机另一个重要的参数，是由步进电机本身的结构所决定的[13]。一般与步进电机内部绕组的排列方式有关。一般常见的步距角为 1。8°或0。9°，即每个次转动一个步距角。为了提高步进电机的运行精度和控制精细程度以使其具有更广泛的应用领域，目前，步进电机的控制技术可以将每个步距角进行多重细分。一般的步进电机控制器可以做到64 细分，也就是对于 1。8°步距角的步进电机而言，每个脉冲信号的施加仅能使步进电机转动 1。8°/64，其精度大约在 5’左右。由此可见，步进电机控制技术的不断提高已经大大提高了控制精度，已经弥补了步进电机在步距角较大上的不足，完全能够满足工业生产实际的需要。

步进电机的特点有[14]：

（1）一般步进电机的精度为步距角的3-5%，且不会累积误差。

（2）步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点。

（3）步进电机的力矩会随着转速的升高而下降。

（4）步进电机的脉冲频率不能高于电机的空载启动频率（步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率），否则电机不能正常启动，可能会发生丢步或者堵转现象。步进电机的起步速度一般10-100RPM，具体的数值根据电机大小和负载情况而定。一般大电机对应较低的起步速度。

（5）步进电机在低速转动时振动和噪声大。一般采用带有细分功能的驱动器、步距角更小的步进电机或者改变减速比来避开共振区等方法来克服这个缺点。

3。2。2步进电机的选型

步进电机的选型主要是根据步进电机的矩频特性来选择，即不能超出步进电机的额定静力矩，且要留有一定的余量[15]。

设计要求最大划线速度为0。2m/s,定位精度为1mm。设加速时间和减速时间均为0。1s。加减速过程的平均速度为最大速度的一半，故最大速度Vmax=0。211m/s。

所以，加速度为：文献综述

                                                 （3-1）

Y轴需要的拉力为：

                                                        （3-2）

设导轨摩擦系数μ=0。1，Y轴上驱动的组件（主要为划线装置）总重为10Kg。

则摩擦力：

                  （3-3）