【摘  要】步进电动机象同步电动机一样，在负载转矩的作用下，转子磁极中心线将滞后于气隙磁场的中心线一个角度，称为失调角。在开环控制系统中，负载失调角对应于一定的失动量。用脉冲当量来衡量失动量的值时，它与电动机的通电方式，主要是逻辑通电状态数，即通常所说的运行拍数有关。由此明确了微步驱动技术在开环控制系统中应用的局限性。

【叙  词】步进电动机，开环控制，精度，失调角，失动量

  步进电动机作为伺服控制器件，它的运行精度是人们十分关心的一个问题。步进电动机常常运行在开环系统中，没有位置检测元件及反馈控制，因此运行的精度主要取决于步进电动机本身及机械传动系统。步进电动机应用系统的设计者，往往对步进电动机的步距角精度提出要求，以期得到较好的运行精度。事实上，这对于负载转矩十分小的系统来说是正确的而对于负载转矩较大的系统，步距角误差很可能不是十分重要的，失调角的影响可能更大一些，可是常常被忽视了。为此有必要对这个问题作一些基础的说明，并讨论一些与失调角有关的精度问题，对步进电动机应用系统的设计者，有一定昀参考价值。

    步进电动机在某一通电状态下，转子不带负载转矩时有一定的稳定平衡位置，如图la中的0点，可用图lb说明这时转子的位置。转子受到作用转矩n时，便偏离稳定平衡点，转子磁极中心线滞后于定子磁极中心，可用图lc表示。tl不超过****静转矩tk时，将新的位置达到平衡，4如图la中的点偏离0点的角度便是该运行情况下的失调角。可见，失调角的值取决于通电状态、负载转矩的大小及矩角特性的波形。要知道它的精确值不是一件容易的事情，但是对它作一些估算和定性的分析是不难的。常常假定矩角特性是正弦波曲线。即

 

    在控制系统中，步进电动机作为执行元件，通过传动机构带动控制对象运动，例如数控机床中的刀具或工件。传动机构和控制对象都是电动机的负载，在工作过程中运动或静止时，都会表现出一定的负载转矩，因此也就引起相应的失调角。根据不同情况，负载转矩可能是恒定的，也可能是变化的；可能相当大，也可能很小；还可能是一个不完全确定的值。以数控车床为例，对控制刀具进给的步进电动机，在切削量不同时，所承受的负载转矩便不同，重切时有较大的负载，如在大型平面绘图仪中，步进电动机带动绘图头运动系气浮支撑，运动时摩擦阻力很小．对电动机来说可忽略不计，相应地它的失调角也就接近于零；对于控制数控线切割机床工作台运动的这类负载的电动机，主要承受传动机构的摩擦转矩，它对电动机有一定的不确定性，但在正、负****值之间。   

    负载转矩引起的失调角，使步进电动机开环运行时有可能失去一定的运动量(角位移)。例如，设步进电动机带动一工作台负载，负载的转矩特性如图2a所示。设在准备状态时，转子恰好在0点，对应的失调角为零。给电动机加一系列控制脉冲信号，定子磁场转过了θ角，或者对应的稳定平衡点转过了口角，这时转子转过的角度很可能是9，比口差了一个失调角δ(δ为负值)。

 

    可见，转子似乎转到最后，少走了δ角，事实上这部分少转过的角度，在运动的一开始就失去了。在运动刚开始，θ不大，即定子磁极中心线与转子磁极中心线拉开的距离小于δ时，电磁转矩的值比tf小，转子便不会动，直到θ的值超过δ为止。

    同样，当电动机正向转过口角后，又反向转回θ角，即定子磁极中心线退回到原来位置时，由于反向运动时负载转矩也反向，转子仍产生滞后于运动方向的失调角，如图2c所示。不难看出，电动机反走时转角失动量为2δ。与前楣似，失动量是在反转开始阶段产生的。因为本来超前于转子δ角的定子磁极中心线，反转运动刚一开始，变成滞后于转子δ角。只有当定子磁极转过2δ时，产生的电磁转矩才足以与tf平衡，能带动转子运动。所以