步进电机的几个重要性能与影响因素（二）

1. 步进电机的“保持转矩”

保持转矩，在二相电机中是指电机二相绕组同时通额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转矩。是电机选型是最重要的参数之一。

通常步进电机是在恒流或恒压条件下工作的，在低速运行时，其输出力矩与最大转矩接近，但有频率增加，反电势及高频导致电机内部损耗的提高，步进电机的输出功率会随速度的增大而迅速变小，步进电机的输出力矩随速度的增大而迅速衰减（不同型号。不同参数其衰减率不一样，通常用矩频特性曲线来表示），所以其最高工作转速一般在300~600RPM。

比较：而交流伺服电机可以自行调整输入电压与电流，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。而且与通用交流电机（或伺服电机）不一样，步进电机气动瞬间，线组内工作电流是按额定电流工作的，因此无过载能力差。在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

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。

决定保持转矩的参数：A）电机机座号（16HA、17HA、17HD、23HA、23HD、32HD等）；B)电机机身高度；C)绕组匝数（体现在电阻、电感值）与工作时绕组的额定电流值。

2. 低频特性中的振动与克服方式

由于步进电机的工作原理（非连贯、单点的脉冲电源），决定其低频工作段某些频率段会出现低频振动现象（谐波造成的）根据经验其振动频率点大致分布为200PPS、400PPS左右，尤其是200PPS段最为明显，具体振动值与负载情况和驱动器性能有关。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。

为解决步进电机固有的低频振动问题，从电机本体上是增加电机相数，如三相、五相电机，其振动特性就比普通的二相电机好很多。在实际使用中，为克服振动问题，主要从几个方面来解决：第一、当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器；第二、驱动骑上采用细分技术，使电流波形接近正弦波，越接近正弦波其动态特性越好；第三、在写程序时，避开电机固有振动区。

3. 电机的空载起动频率

指无负载是，电机最大起动频率值，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或者堵转，在堵转时，会伴有啸叫声。

由以下几个方面决定：

第一、电机本身：电机参数（保持转矩、电阻/电感值、额定电流），转子的转动惯量，电阻/电感值越大，起动反电势会高，起动频率降低，转子转动惯量越小，则起动频率会越高。

第二、启动点频率（起动时加速）。

第三、驱动方式：恒流与恒压驱动，前者明显优于后者；运行拍数：二相四拍与二相八拍方式，后者要优于前者，作为重要参数，需指定其双方验收的驱动方式。

在有负载的情况下，启动频率应更低，具体见<某规格电机矩频特性曲线>。

4. 电机的空载运行频率

步进电机有一个技术参数：空载运行频率，指电机在较低频率起动下，通过一定规律加速（通常由线性、二次方、指数方式等），使电机达到最高转速而不失步，该频率为最高空载运行频率。

要准确测试该参数，一定要注意三个条件。

⑴在较低频率下起动，但不可以在低频动区启动，这样启动时会失步（啸叫声）；

⑵在达到最高转速前，脉冲频率将要求按一定的规律方式加速，过程平稳，脉冲之间跟随性良好；

⑶电机按脉冲频率同步的方式加速，而达到所希望的最高频而不失步（电机转速从低速升到高速）。

一般来讲：低电阻、低电感电机起动频率与运行频率较高，电机可以在较高频率段工作，单驱动中要注意想办法克服马达的电磁噪声；大电阻、大电感电机起动频率与运行频率相对较低，电磁噪声效果明显遍地，但电机只能在低、中频区间工作。

注意

⑴电机空载最高运行与最大起动频率两参数，是反应电机输出特性的两个重要决定性指标，所有出厂电机均要求全检。

⑵所有电机在参数确定，测试条件确定的前提下，其特性有一定误差（装配后的机械特性），但总体上误差不会很大（10%内）。

步进电机驱动器