提高步进电机精度的方法

众所周知，在工程领域，无论何种用途，机械公差都会对各种设备的精度和准确度产生重大影响。这一事实也适用于步进电机例如，标准步进电机的容差水平约为每步±5%的误差。顺便说一下，这些是非累积误差。大多数步进电机每步旋转1.8度，即使我们讨论的是每转200步，也会导致0.18度的潜在误差范围（见图1）。

两相步进电机 - GSSD系列

微型步进，确保精度

标准非累积精度为±5%，提高精度的首要且最合理的方法是对电机进行微步进。微步进是一种控制步进电机的方法，它不仅可以实现更高的分辨率，而且可以在低速下实现更平稳的运动，这在某些应用中可能非常有利。

让我们从 1.8 度步进角开始。这个步进角意味着随着电机速度的降低，每一步都会成为整体的更大一部分。当速度越来越慢时，相对较大的步长会导致电机出现齿槽效应。缓解低速时运行平稳性下降的一种方法是减小电机每步的步长。这时，微步进就成为一个重要的替代方案。

微步进是通过使用脉冲宽度调制 (PWM) 控制电机绕组电流来实现的。具体做法是，电机驱动器向电机绕组提供两个电压正弦波，每个正弦波的相位彼此相差 90 度。因此，当一个绕组中的电流增加时，另一个绕组中的电流会减小，从而产生渐进的电流传输，与标准全步进（甚至常见的半步进）控制相比，这可以实现更平稳的运动和更稳定的扭矩输出（参见图 2）。

单轴步进电机控制器+驱动器运行

在决定基于微步进控制来提高精度时，工程师必须考虑这会如何影响电机的其他特性。虽然微步进可以改善扭矩传递的平滑度、低速运动和共振，但控制和电机设计中的典型限制会阻碍它们达到理想的整体特性。由于步进电机的运行方式，微步进驱动器只能近似于真正的正弦波。这意味着，即使在微步进操作中这些因素都得到了显著降低，系统中仍会残留一些扭矩波动、共振和噪声。

机械精度

另一种提高步进电机精度的机械调整方法是使用较小的惯性负载。如果电机在试图停止时连接了较大的惯性负载，负载会导致轻微的过度旋转。由于这通常是一个小误差，因此可以使用电机控制器进行校正。

最后，我们回到控制器。这种方法可能需要一些工程上的投入。为了提高精度，您可能需要使用专门针对所选电机优化的控制器。这是一种非常精确的方法。控制器控制电机电流的能力越强，您使用的步进电机就能获得更高的精度。这是因为控制器可以精确调节电机绕组接收的电流大小，从而启动步进运动。

运动系统的精度是应用领域的常见要求。了解步进系统如何协同工作以实现精度，可以帮助工程师充分利用现有技术，包括用于制造每个电机机械部件的技术。