步进电机驱动控制的研究+文献综述(5)
是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
3.4 步距角
对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。步进电机固有步距角是电机本身的结构决定的，如两相为1.8度，三相为1.2度等。驱动器的细分是相对固有步距角而言的，如10细分，意思是把一个固有的步距角分成10个脉冲信号来控制，即每个脉冲信号的产生对电机的影响是1/10个步距角。
3.5 定位转矩
定位转距是指电机各相绕组不通电且处于开路状态时，由于混合式电机转子上有永磁材料产生磁场，从而产生的转距。一般定位转距远小于保持转距。是否存在定位转距是混合式步进电机区别于反应式步进电机的重要标志。
3.6 失步
电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。步进电动机正常工作时，每接收一个控制脉冲就移动一个步距角，即前进一步。若连续地输入控制脉冲，电动机就相应地连续转动。步进电动机失步包括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数;越步时，转子前进的步数多于脉冲数。一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动，越步严重时，机床将发生过冲。步进电动机是开环进给系统中的一个重要环节，其性能直接影响着数控系统的性能。电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度，造成数控机床加工精度下降。
步进电机产生失步的常见原因及解决方案：
一种可能的原因是基本模拟电路不过关，驱动电流不足。对策是驱动电流要实际测量，保证达到额定幅度，如果是额定电源12伏特的步进电动机，可能要24伏特电源供电，在步进电动机的绕组上串联电阻，保证在静态时候绕组上的压降在12伏特。
另一种可能的原因是步进脉冲周期波动大 ，驱动频率是突然变化，瞬间加速度太高。可以改用硬件分配器缓解这种问题。
最后一种可能的原因是负荷力矩高于所用步进电动机最大力矩，应换一个驱动力矩大的步进电动机。
3.7 失调角
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在。由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。如果在电机轴上外加一个负载转矩Mz，转子会偏离平衡位置向负载转矩方向转过一个角度θ。有失调角之后，步进电机就产生一个静态转矩（也称为电磁转矩），这时静态转矩等于负载转矩。静态转矩与失调角θ的关系叫矩角特性。近似为正弦曲线。该矩角特性上的静态转矩最大值称为最大静转矩。在静态稳定区内，当外加负载转矩除去时，转子在电磁转矩作用下，仍能回到稳定平衡点位置（θ＝0）。
图6 静态矩角特性图[13]
图7 三相单三拍矩角特性曲线图[13]
3.8 运行矩频特性
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 。电机起动后，当控制脉冲频率连续上升而文持不失步的最高频率，称为运行频率。通常给出的也是空载情况下的运行频率。当电机带羊一定的负载运行时，运行频率与负载转矩大小有关，两者的关系称为运行矩频特性，在技术数据中通常也是发表格或曲线形式表示。提高运行频率对于提高生产率和系统的快速性具有很大的实际意义。由于运行频率比起动频率要高得多，所以使用时常通过自动升、降频控制线路先在低频（不大于起动频率）下使电机起动，然后逐渐升频到工作频率使电机处于连续运行，升频时间一般不大于1秒。