【摘  要】步進電動機象同步電動機一樣，在負載轉矩的作用下，轉子磁極中心線將滯后于氣隙磁場的中心線一個角度，稱為失調角。在開環控制系統中，負載失調角對應于一定的失動量。用脈沖當量來衡量失動量的值時，它與電動機的通電方式，主要是邏輯通電狀態數，即通常所說的運行拍數有關。由此明確了微步驅動技術在開環控制系統中應用的局限性。

【敘  詞】步進電動機，開環控制，精度，失調角，失動量

  步進電動機作為伺服控制器件，它的運行精度是人們十分關心的一個問題。步進電動機常常運行在開環系統中，沒有位置檢測元件及反饋控制，因此運行的精度主要取決于步進電動機本身及機械傳動系統。步進電動機應用系統的設計者，往往對步進電動機的步距角精度提出要求，以期得到較好的運行精度。事實上，這對于負載轉矩十分小的系統來說是正確的而對于負載轉矩較大的系統，步距角誤差很可能不是十分重要的，失調角的影響可能更大一些，可是常常被忽視了。為此有必要對這個問題作一些基礎的說明，并討論一些與失調角有關的精度問題，對步進電動機應用系統的設計者，有一定昀參考價值。

    步進電動機在某一通電狀態下，轉子不帶負載轉矩時有一定的穩定平衡位置，如圖la中的0點，可用圖lb說明這時轉子的位置。轉子受到作用轉矩n時，便偏離穩定平衡點，轉子磁極中心線滯后于定子磁極中心，可用圖lc表示。tl不超過****靜轉矩tk時，將新的位置達到平衡，4如圖la中的點偏離0點的角度便是該運行情況下的失調角。可見，失調角的值取決于通電狀態、負載轉矩的大小及矩角特性的波形。要知道它的精確值不是一件容易的事情，但是對它作一些估算和定性的分析是不難的。常常假定矩角特性是正弦波曲線。即

 

    在控制系統中，步進電動機作為執行元件，通過傳動機構帶動控制對象運動，例如數控機床中的刀具或工件。傳動機構和控制對象都是電動機的負載，在工作過程中運動或靜止時，都會表現出一定的負載轉矩，因此也就引起相應的失調角。根據不同情況，負載轉矩可能是恒定的，也可能是變化的；可能相當大，也可能很小；還可能是一個不完全確定的值。以數控車床為例，對控制刀具進給的步進電動機，在切削量不同時，所承受的負載轉矩便不同，重切時有較大的負載，如在大型平面繪圖儀中，步進電動機帶動繪圖頭運動系氣浮支撐，運動時摩擦阻力很小．對電動機來說可忽略不計，相應地它的失調角也就接近于零；對于控制數控線切割機床工作臺運動的這類負載的電動機，主要承受傳動機構的摩擦轉矩，它對電動機有一定的不確定性，但在正、負****值之間。   

    負載轉矩引起的失調角，使步進電動機開環運行時有可能失去一定的運動量(角位移)。例如，設步進電動機帶動一工作臺負載，負載的轉矩特性如圖2a所示。設在準備狀態時，轉子恰好在0點，對應的失調角為零。給電動機加一系列控制脈沖信號，定子磁場轉過了θ角，或者對應的穩定平衡點轉過了口角，這時轉子轉過的角度很可能是9，比口差了一個失調角δ(δ為負值)。

 

    可見，轉子似乎轉到最后，少走了δ角，事實上這部分少轉過的角度，在運動的一開始就失去了。在運動剛開始，θ不大，即定子磁極中心線與轉子磁極中心線拉開的距離小于δ時，電磁轉矩的值比tf小，轉子便不會動，直到θ的值超過δ為止。

    同樣，當電動機正向轉過口角后，又反向轉回θ角，即定子磁極中心線退回到原來位置時，由于反向運動時負載轉矩也反向，轉子仍產生滯后于運動方向的失調角，如圖2c所示。不難看出，電動機反走時轉角失動量為2δ。與前楣似，失動量是在反轉開始階段產生的。因為本來超前于轉子δ角的定子磁極中心線，反轉運動剛一開始，變成滯后于轉子δ角。只有當定子磁極轉過2δ時，產生的電磁轉矩才足以與tf平衡，能帶動轉子運動。所以