電機小常識新鮮出爐

致力於培養真正懂得做設計的優秀非標工程師，提供優質的學習服務——更多內容請微信搜尋關注微信公眾號：SolidWorks非標自動化設計

1、stall torque ：失速扭矩（失速轉矩）

失速力矩有時也稱堵轉力矩，指在電機軸被外力鎖定的情況下，以目標溫升為約束，可連續輸出力矩的最高值。堵轉力矩一般高於額定力矩。一般不提瞬時最大失速力矩，如果非要提，則應該指電機軸不轉時可對外提供的峰值力矩，該力矩受限於電機的電磁結構和熱容熱阻等因素。

2、locked-rotor torque：堵轉扭矩：

當負載阻力產生的反力矩大於電機的電磁動力的電磁轉矩時，電機會很快停轉，或電機無法起動，我們稱電機「堵轉」了。進入堵轉狀態後，轉速為零，這時電動機能夠輸出的轉矩為堵轉轉矩。堵轉轉矩實際上是指在不過熱的條件下，電機的最大轉矩，對應電機的轉速為零，電流最大時的轉矩。

3、額定轉矩：

在額定電壓、額定負載下，電動機轉軸上產生的電磁轉矩稱為電動機的額定轉矩。

4、啟動轉矩：

當給處於停止狀態下的異步電動機加上電壓時的瞬間，異步電動機產生的轉矩稱為起動轉矩。啟動轉矩表征了電動機的啟動能力，它與啟動方式有關（如星三角起動，變頻調速起動等），直接起動鼠籠式一般為額定力矩的0.8到2.2倍。通常起動轉矩為額定轉矩的125%以上。與之對應的電流稱為啟動電流，通常該電流為額定電流的6倍左右。對於直流電機來說，這個啟動轉矩特別大，所以啟動電流也就很大，故而不能直接啟動，當然這是對於大型直流電機而言，小型的直流電機包括永磁的都是例外。對於交流電機來說這個轉矩就不是很大了，所以電流也不是很大，可以直接啟動，當然交流電機啟動轉矩小所以不能帶載啟動。

5、最大轉矩：

電動機轉矩從穩定區進入不穩定區的交界點。也就是說，如果負載轉矩大於電動機的最大轉矩，電動機的輸出轉矩會變小，並進入堵轉狀態。通常，最大轉矩>堵轉轉矩>額定轉矩。最大轉矩與額定轉矩之比，稱為電動機的過載系數。最大轉矩倍數和堵轉轉矩倍數確實是衡量電機性能和兩個重要性能指標，但是也不是越大越好。最大轉矩倍數越大，電機也就具備了超載極限的能力，但是同時對電機的體積和用材也是個很重要的考核。堵轉轉矩倍數大一些有好處，尤其是大電機一般自身的轉動慣量都比較大，如果堵轉轉矩倍數比較大則電機起動更加迅速，轉動也更自如。但是堵轉轉矩倍數也不能越大越好。兩個轉矩倍數越大，電機的起動電流一般情況下也會增加很多，對電網的衝擊也會越大，所以一般選擇電機的時候，要根據實際工況的要求，選擇合適的數值保留一定裕度即可。一般情況下堵轉轉矩倍數選擇1.8–2.2。最大轉矩倍數選擇2.0-2.8（根據電機大小的不同而不同）。由於電機靜轉矩的存在，在對電機進行特殊操作前，務必先將電機斷電，否則強行操作時，容易損壞電機齒輪箱的齒輪。

為降低電機輸出軸轉速，由眾多齒輪組合成為齒輪箱。每個齒輪箱都有一個極限扭矩，稱為損毀扭矩，若過大的外力產生的扭矩作用於齒輪箱，將會引起齒輪的破壞。

步進電機

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機和驅動器的選擇方法：判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步

步進電機分類

步進電機分三種：永磁式（PM） ，反應式（VR）和混合式（HB）

永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；

反應式步進一般為三相，可做到大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；

混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

步進常識

靜力矩或者叫保持轉矩（HOLDING TORQUE）:

步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。

保持轉矩(或定位轉矩)，是指繞組不通電時電磁轉矩的最大值，或轉角不超過一定值時的轉矩值.通常反應式步進電機的保持轉矩為零，除非具有特殊的產生保持轉矩的裝、I.若千類型的永磁式步進電機，具有一定的保持轉矩.

靜轉矩是指不改變控制繞組通龜狀態，即轉子不轉情況下的電磁轉矩.它是繞組內的電流及失調角的函數，當繞組內電流的值不變時，靜轉矩與失調角的關係稱為矩角特性.對應於某一失調角時，靜轉矩的值為最大，稱為最大靜轉矩Mk)，它的值取決於通電狀態及繞組內電流的值.動轉矩是指轉子轉動情況下的最大輸出轉矩值.它與運行的頻率有關.

定位力矩

步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。

步進電機的外表溫度

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至於失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決於不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降

當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。

步進電機低速時可以正常運轉,但若高於一定速度就無法啟動,並伴有嘯叫聲

步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高於該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。

在有負載的情況下，啟動頻率應更低。

如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然後按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。

如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲

A.如步進電機正好工作在共振區，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區；

B.採用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的、最簡便的方法；

C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；

D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；

E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。

細分驅動器的細分數是否能代表精度

步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。

比如對於步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為4，那麼電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達到或接近0.45°，還取決於細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。

不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。

四相混合式步進電機與驅動器的串聯接法和並聯接法有什麼區別?

四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以採用串聯接法或並聯接法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速較的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發熱小；並聯接法一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發熱較大。

混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什麼情況下使用?

當脫機信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處於自由狀態（脫機狀態）。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調節。手動完成後，再將FREE信號置高，以繼續自動控制。

平滑和細分

「平滑」並不精確控制電機的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以「平滑」並不產生微步，而細分的微步是可以用來精確定位的。

電機的相電流被平滑後，會引起電機力矩的下降，而細分控制不但不會引起電機力矩的下降，相反，力矩會有所增加。

一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

如何選擇步進電機

判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進電機的主要參數之一。負載大時，需採用大力矩電機。力矩指標大時，電機外形也大。

判斷電機運轉速度：轉速要求高時，應選相電流較大、電感較小的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅動器時採用較高供電電壓。

選擇電機的安裝規格：如57、86、110等，主要與力矩要求有關。

確定定位精度和振動方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。

根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。

和步進電機相比，伺服電機有以下幾點優勢：

1、做到了位置，速度和力矩的閉環控制；克服了步進電機失步的問題；

2、高速性能好，一般額定轉速能達到2000～3000轉；

3、抗過載能力強，能承受三倍於額定轉矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；

4、低速運行平穩，低速運行時不會產生類似於步進電機的步進運行現象。適用於有高速響應要求的場合；

5、電機加減速的動態相應時間短，一般在幾十毫秒之內；

6、發熱和噪音明顯降低。

步進電機最高轉速到底能達到多少呢？？？？？？？

步進電機轉速到底能達到多少轉/分鐘，一直是很多人心中的疑問。

所謂步進電機，就是根據控制信號運動，一個脈沖信號走一步，步進角則根據固有參數計算，比如以5相步進電機為例，採用基本步進角即無細分，則每給一個脈沖信號，步進電機運轉0.72°，500脈沖一圈。所以當脈沖的頻率越高時，步進電機的運轉速度越快，比如脈沖頻率為500赫茲，則一秒轉一圈，依次計算即可。若牽涉到細分了，則根據細分後的步進角計算即可。

通過調節輸入驅動器的脈沖頻率以及驅動器的細分參數來達到調節步進電機轉速，實際是控制單位時間內步進電機的步數。

相比於異步電機，步進電機1000轉/分就相當於高速運轉了，但是1000轉/分對於步進電機而言到底有什麼實際意義呢？

步進電機轉速上升時伴隨著扭矩的下降，當步進電機扭矩下降到一定程度時，自身的扭矩已經不能帶動其自身的重量，導致電機停止。

我們通過實驗實際測量了一款28步進電機的轉速：

步進電機：28BYG250-34(0.06nm，3.9V，0.75A)

步進驅動器：ZD-8731(0-2A ，1、2、4、16細分)

控制器：MC-10(調速範圍0-20K)

開關電源：S-35W-24V

測試結果：實際空載轉速最大值：7600rpm（此為空載時最大轉速）

這個型號的步進電機竟然能上7000轉/分的速度，可見步進電機的空載轉速與其扭矩和自重的關係是多麼密切。

不同型號的步進電機使用不同的驅動器所能達到的最高轉速是不一樣的。