步进电机不同于其他电机,特别是伺服电机的地方,是在于其表现了启动转矩。这个意味着当绕组被充电了,但是转子是禁止的,电机能够在适当的位置固定负载。但是一个步进电机能够在适当的位置控制负载,当这个没有任何电流应用到绕组之上(例如,在断电的情况下)。这通常被称为启动转矩或者残余转矩。
启动转矩
用另一种方式进行陈述,启动转矩是当绕组没有通电的时候,电机所产生的扭矩。启动转矩的效应能够被感觉到,当用手来移动电机的时候,以力矩脉动或者齿槽的形式出现。
步进电机的三种类型- 可变磁阻,永磁,混合-只有可变磁阻电机不会展现启动转矩。这是因为相比较于永磁与混合设计,可变磁阻电机在构造上是非常不同的。永磁与混合步进电机使用一个永磁体,即使没有功率在定子绕组之上,它也会被吸引到定子的极上去。另一方面,使用一个由软铁制成的被动(无磁性)的转子。因此,当定子绕组没有通电,在转子与定子之间是没有引力的。混合式步进电机在定子的周围包含齿,因此他们能够更好地管理在定子与转子之间的磁通量,这个给与了他们更高的保持,动态与启动扭矩值,相比于永磁步进电机。
在电机将要移动之前,因为启动扭矩不得不被克服,当它运行的时候,它减少了电机能够产生的理想扭矩。电机需要产生一定量的功率来克服启动扭矩。因为电机运行的越快,启动扭矩对于电机事实上的扭矩输出有更大的影响。
另一方面,当停止电机的时候,启动扭矩也是非常有用的。移动电机的动量会被启动扭矩以及旋转部件的摩擦给抵消掉。因此,一个更高的启动扭矩将会帮助电机停止地更快。启动转矩通常是电机保持转矩的5%到20%。
保持转矩
一个电机的保持转矩是所需要的用来全步移动电机的扭矩,当绕组被通电了并且转子是静止的时候。相对于伺服电机,步进电机能够提供保持扭矩,使得步进电机的设计能够为在合适的地方保持一个扭矩。
保持扭矩一般比运行扭矩要高,它主要被电机所能够承受的最大扭矩而限制。从实际的观点来看,保持力矩是线圈保持当前位置加上启动扭矩而施加的磁力综合。一旦电机开始移动了,在低速度下可获得的扭矩等于保持转矩减去两倍的启动转矩(因为电机不得不对抗启动扭矩)。
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