1．步進(jìn)開環(huán)伺服系統(tǒng)

　　步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要用于開環(huán)位置控制系統(tǒng)拾因。采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)也稱為步進(jìn)開環(huán)伺服系統(tǒng)，它由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成旷余，沒有反饋環(huán)節(jié)绢记。在步進(jìn)開環(huán)伺服系統(tǒng)中指令信號(hào)是單向流動(dòng)的，沒有位置和速度反饋回路正卧，省去了檢測(cè)裝置蠢熄，其精度主要由步進(jìn)電機(jī)及其后面的傳動(dòng)環(huán)節(jié)來決定，速度受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制茅早，不需要像閉環(huán)伺服系統(tǒng)那樣進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證敞冤，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)梅肘论，降低了成本崭甩。

　　機(jī)床電器在步進(jìn)伺服系統(tǒng)中比較普遍的是齒輪傳動(dòng)，這不僅是為了得到所需的脈沖當(dāng)量悉砌，還可以滿足結(jié)構(gòu)要求和增大轉(zhuǎn)矩有愚。步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便符晃，可靠性高叔抡，制造成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，在中小型機(jī)床和速度绒双、精度要求不高的場(chǎng)合躬源，得到了廣泛的應(yīng)用掖沸，并適合用于發(fā)展簡(jiǎn)化功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和對(duì)現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化技術(shù)改造。

　　2．步進(jìn)電機(jī)

　　 (1)步進(jìn)電機(jī)的分類

　　步進(jìn)電機(jī)根據(jù)不同的分類方式昌执，可以分為多種類型烛亦。一個(gè)單定子、徑向分相懂拾、反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖煤禽。機(jī)床電器它分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其中定子叉分為定子鐵心和定子繞組岖赋。定子鐵心由硅鋼斗疊壓而成檬果。定子繞組是繞置在定子鐵心6個(gè)均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒上的線圈串聯(lián)在一起唐断，構(gòu)成一相控制繞組选脊。若任一相繞組通電，便形成一組定子磁極脸甘。在定子的每個(gè)磁極上正對(duì)轉(zhuǎn)子的圓弧面上周向均勻分布著5個(gè)小齒恳啥，齒槽等寬，轉(zhuǎn)子鐵心上沒有繞組丹诀，只有均勻分布的40個(gè)小齒钝的，齒槽也是等寬的，與磁極上的小齒一致铆遭。此外港揉，三相定子磁極上的小齒在空間位置上依次錯(cuò)開1／3齒距。當(dāng)相磁極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對(duì)齊時(shí)哮霹，相磁極上的齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒1/3齒距角宰孙，C相磁扳齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒2／3齒距角。

　　 (2)步進(jìn)電機(jī)的工作原理

　　步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理墅轩。機(jī)床電器下面通過單段式三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)來介紹其工作原理坚哲。機(jī)床電器分析其原理應(yīng)該抓住兩點(diǎn)：磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩蜘体；

　　步進(jìn)電機(jī)受脈沖的控制示董，其轉(zhuǎn)子的角位移量和轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，沒有累積誤差逮百。而方向由通電順序決定艾烫。在實(shí)際應(yīng)用中，單三拍通電方式由于在切換時(shí)一相繞組斷電氯北，而另一相繞組開始通電拄讨，容易造成失步。

　　(3)步進(jìn)電機(jī)的主要特性   

　　1)靜態(tài)步距誤差特性   

　　靜態(tài)步距誤差是指在空載情況下，實(shí)際步距角與理論值之間誤差椭员。影響步距誤差的主要因素有轉(zhuǎn)子齒的分度精度车海、定子磁極與齒的分度精度、鐵心疊壓及裝配精度隘击、氣隙的不均勻程度侍芝、各相勵(lì)磁電流的不對(duì)稱程度等。   

　　2)靜態(tài)矩角特性   

　　當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不改變通電狀態(tài)時(shí)埋同，轉(zhuǎn)子處于不動(dòng)狀態(tài)州叠。機(jī)床電器若在電動(dòng)機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)按一定方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度口凶赁，并重新穩(wěn)定咧栗，此時(shí)轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩稱為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，角度日稱為失調(diào)角虱肄。描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定時(shí)致板，電磁轉(zhuǎn)矩，與失調(diào)角之間的關(guān)系曲線稱為靜態(tài)矩角特性或靜轉(zhuǎn)矩特性咏窿。

　　3)啟動(dòng)頻率特性

　　空載時(shí)斟或，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)不丟步的進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)所允許的最高頻章，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率村钧，若啟動(dòng)時(shí)頻率大于啟動(dòng)頻率僵息，步迸電機(jī)就將產(chǎn)生失步。正與負(fù)載慣量有關(guān)臊骂，一般說來隨著負(fù)載慣量的增長(zhǎng)而下降∩焖模空載啟動(dòng)時(shí)云拔，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。   

　　連續(xù)運(yùn)行特性

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在空載啟動(dòng)后淡班，能不失步連續(xù)運(yùn)行的最高脈沖頻率足曹，稱為雖高工作頻率。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)杀佑，決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速江刚，也是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的重要性能指標(biāo)，對(duì)于提高生產(chǎn)率和系統(tǒng)的快速性具有重要意義卤连。因?yàn)檫\(yùn)行頻率受轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響驴荡，其值遠(yuǎn)大于，且隨負(fù)載的性質(zhì)和大小而異燥筷，與驅(qū)動(dòng)電源也有很大關(guān)系箩祥。   

　　5)加減速特性   

　　為了保證運(yùn)動(dòng)部件的平穩(wěn)和準(zhǔn)確定位，根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速特性，在啟動(dòng)和停止時(shí)應(yīng)進(jìn)行加減速控制袍祖。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速特性用于描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到工作頻率或由工作頻率到靜止的加減速過程中底瓣，定子繞組通電狀態(tài)的頻率變化與時(shí)間的關(guān)系。如果沒有加減速過程或者茄蕉陋、減速不當(dāng)捐凭，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)都會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。   

　　6)矩頻特性

　　在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中繞組是感性元件凳鬓，即在繞組中通電時(shí)茁肠，電流上升緩慢，使有效轉(zhuǎn)矩變写迨印官套；繞組斷電時(shí)，電流逐漸下降蚁孔，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩奶赔，使輸出轉(zhuǎn)矩交小。因而眠亿，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩隨連續(xù)運(yùn)行頻率的升高而下降衷屋。矩頻特性是描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出的最大轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系曲線。機(jī)床電器隨著連續(xù)運(yùn)行頻率的升高也控，電流波形的前后沿占通電時(shí)間的比例越來越大尔粮，輸出轉(zhuǎn)矩也就越來越小。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組電感以及驅(qū)動(dòng)電源對(duì)矩頻特性影響很大用省。

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