1、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。
    齒距角 θt=360°/Zr
    步距角 θs=360°/mKZr
    轉(zhuǎn)速 n=60f/NZr
    步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向取決于定子繞組的通電順序。
    2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)
    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：
    (1)步距精度。我國(guó)生產(chǎn)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度一般在±10--±30分的范圍，有些可達(dá)±2-±5分.
    (2)靜轉(zhuǎn)矩。用以衡量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的能力。
    (3)起動(dòng)頻率。是使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠由靜止定位狀態(tài)不失步地起動(dòng)，并進(jìn)入正常運(yùn)行的控制脈沖頻率。在電動(dòng)機(jī)空載情況下，稱為空載起動(dòng)頻率。在有負(fù)載情況下，不失步起動(dòng)所允許的頻率將大大降低。
    (4)連續(xù)運(yùn)行頻率。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，其轉(zhuǎn)速將跟隨控制脈沖頻率連續(xù)上升而不失步的控制脈沖的頻率稱為連續(xù)運(yùn)行頻率的工作頻率。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行頻率隨負(fù)載的增大而下降，但步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行頻率遠(yuǎn)高于其起動(dòng)頻率。
    3、常用的反應(yīng)式、永磁感應(yīng)予式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別
    永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)—的定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，也分成若干個(gè)極，極上有齒和控制線圈。但永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由兩段鐵心和位于中部的環(huán)形磁鋼組成。由于磁路內(nèi)含有永久磁鋼，故當(dāng)定子繞組斷電后仍具有一定的定位轉(zhuǎn)矩。
    4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速的計(jì)算
    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角用下式計(jì)算：
    θs=360°/mKZr
    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速用下式計(jì)算：
    n=60f/NZr
    5、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求，驅(qū)動(dòng)電源的組成和功能
    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源的綜合體現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)滿足以下基本要求：
    (1)電源的相數(shù)、通電方式、電壓、電流應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)相適應(yīng)；
    (2)能滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率的要求；
    (3)工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；
    (4)成本低，效率高，安裝和維護(hù)方便。
    驅(qū)動(dòng)電源通常由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)器組成。環(huán)形分配器的功能可由硬件，軟件以及軟、硬件相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其主要功能是將CNC裝置的插補(bǔ)脈沖，按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所要求的規(guī)律分配給功率驅(qū)動(dòng)器的各相輸入端，以控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的導(dǎo)通或關(guān)斷。由于電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)要求,所以環(huán)形分配器的輸出是
    周期性的，又是可逆的。功率驅(qū)動(dòng)器的功能是將環(huán)形分配器輸出的脈沖信號(hào)放大，以便用足夠的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
    三、直流主軸電動(dòng)機(jī)、交流主軸電動(dòng)機(jī)、永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)、永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，以及它們之間的區(qū)別
    直流主軸電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同。兩者之間的主要區(qū)別是：直流主軸電動(dòng)機(jī)在主磁極上除了繞有主磁極繞組外，還繞有補(bǔ)償繞組，以便抵消轉(zhuǎn)子反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)對(duì)氣隙主磁通的影響，改善電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能；直流主軸電動(dòng)機(jī)都采用軸向強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻或熱管冷卻，以改善冷卻效果；直流主軸電動(dòng)機(jī)尾部都同軸裝有速度檢測(cè)元件，如測(cè)速發(fā)電機(jī)；直流主軸電動(dòng)機(jī)一般都能承受150％的過(guò)載負(fù)荷。
    永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)本體和檢測(cè)部件組成。反饋用的檢測(cè)部件裝在電動(dòng)機(jī)的尾部門（非軸伸出端)。電動(dòng)機(jī)本體主要由機(jī)殼、定子磁極和轉(zhuǎn)子三部分組成。
    定子磁極是一個(gè)永磁體。由于是采取永磁式勵(lì)磁方式，不需要?jiǎng)?lì)磁功率，在同樣的輸出功率下有較小的體積和較輕的重量。
    轉(zhuǎn)子分為普通型和小慣量型兩類。小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動(dòng)機(jī)的共同特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子慣量小，適合于快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)。但其過(guò)載能力低，當(dāng)用于數(shù)控機(jī)．床等進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，由于轉(zhuǎn)子慣量與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)匹配較差，電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不能直接相連，必須采取一些措施。普通型轉(zhuǎn)子與一般直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相似，也是有槽轉(zhuǎn)子，只是轉(zhuǎn)子鐵芯上的槽數(shù)較多，且采用斜槽，在一個(gè)槽內(nèi)又分布有幾個(gè)虛槽，以減小轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。與一般直流電動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子鐵芯長(zhǎng)度對(duì)直徑的比大些，氣隙小些。普通型轉(zhuǎn)子永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)與小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，具有以下一些特點(diǎn)：
    (1)低速時(shí)輸出的轉(zhuǎn)矩大，慣量比較大，能與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)直接相連，省去齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而有利于減小機(jī)械振動(dòng)和噪聲，以及齒隙誤差。
    (2)轉(zhuǎn)子的熱容量大，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載性能好，一般能加倍過(guò)載幾十分鐘。
    (3)調(diào)速范圍寬，當(dāng)與高性能速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時(shí)，調(diào)速范圍可達(dá)1：1000以上。
    (4)轉(zhuǎn)子慣量比較大，為了滿足快速響應(yīng)的要求，需要加大電動(dòng)機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩，為此需要加大電源容量。
    (5)轉(zhuǎn)子溫升高(電動(dòng)機(jī)允許溫升可達(dá)150℃~180℃)，可通過(guò)轉(zhuǎn)軸傳到機(jī)械上去，這會(huì)影響精密機(jī)械的精度。
    四、交流主軸電動(dòng)機(jī)都采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，是經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。帶有三相繞組的定子和帶有籠條的轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的核心。它沒(méi)有外殼，定子鐵芯直接暴露在空氣中，而且在定子鐵芯上做有軸向通風(fēng)孔，以利于電動(dòng)機(jī)冷卻、縮小電動(dòng)機(jī)體積，增大輸出功率。轉(zhuǎn)子做成細(xì)長(zhǎng)形，以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。交流主軸電動(dòng)機(jī)的外形呈多邊形，而不是圓形。交流主軸電動(dòng)機(jī)的尾部都同軸安裝有脈沖發(fā)生器(或脈沖編碼器)。交流主軸電動(dòng)機(jī)也具有一定的過(guò)載能力，一般能在額定負(fù)載的1.2-1.5倍負(fù)載下工作幾分鐘至半個(gè)小時(shí)。
    永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由三部分組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)部件。定子形狀與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子相似，具有齒槽，內(nèi)有三相繞組。但其外表面多呈多邊形，且無(wú)外殼，這樣有利于散熱。轉(zhuǎn)子帶有永磁體，由多塊永久磁鐵和沖片組成。
    直流伺服電動(dòng)機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別是前者帶有電刷和換向器而后者不帶。永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)與永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的區(qū)別除了有無(wú)電刷和換向器外，再就是前者的定子磁極是一個(gè)永磁體而后者的轉(zhuǎn)子帶有永磁體。伺服電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)的一個(gè)明顯區(qū)別是前者都同軸裝有用于反饋的檢測(cè)元件而后者沒(méi)有。主軸直流電動(dòng)機(jī)與普通直流電動(dòng)機(jī)以及主軸交流電動(dòng)機(jī)普通交流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別比較明顯，不再贅述。還應(yīng)該指出，上述四種電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法也不相同。
    五、直流主軸電動(dòng)機(jī)、交流主軸電動(dòng)機(jī)、永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)、永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的性能及速度控制方法
    1、直流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的調(diào)速性能。其缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護(hù)；由于換向器換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花而使轉(zhuǎn)速受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高。采用交流伺服電動(dòng)機(jī)完全克服了直流伺服電動(dòng)機(jī)固有的缺點(diǎn)，并且通過(guò)采取措施也可以獲得好的調(diào)速性能。
    2、永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)和永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的性能，由于其伺服系統(tǒng)的要求，需要用一些特性曲線和數(shù)據(jù)表加以全面描述。其中最重要的是電動(dòng)機(jī)的工作曲線。在數(shù)據(jù)表中給出了有關(guān)電動(dòng)機(jī)性能的一些參數(shù)值，是選購(gòu)和使用電動(dòng)機(jī)的不可少的參考資料。
    3、直流主軸電動(dòng)機(jī)為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以：Te=CTφIa
    由于電磁轉(zhuǎn)矩中的兩個(gè)可控量中 和 是互相獨(dú)立的，所以可以方便地分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。而且這種關(guān)系無(wú)論在靜態(tài)還是在動(dòng)態(tài)都成立。這就保證了電動(dòng)機(jī)的良好的靜、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩控制特性，從而得到優(yōu)良的調(diào)速性能。
    直流主軸電動(dòng)機(jī)在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩范圍，在基本速度以上為恒功率范圍。因此采用雙域調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速，由轉(zhuǎn)子繞組控制回路和磁場(chǎng)控制回路兩部分組成。在轉(zhuǎn)子繞組控制回路中，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子繞組電壓(即外加電壓)調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適于基本速度以下的恒轉(zhuǎn)矩范圍。在磁場(chǎng)控制回路中，通過(guò)改變勵(lì)磁電流 (即改變磁通 )調(diào)速，為恒功率調(diào)速，適于基本速度以上的恒功率范圍。
    與直流主軸電動(dòng)機(jī)相類似，交流主軸電動(dòng)機(jī)也存在一個(gè)基本速度，在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，在基本速度以上為恒功率區(qū)域。恒功率的速度范圍只有1：3的速度比，當(dāng)速度超過(guò)一定值后，功率一速度特性曲線會(huì)向下傾斜。
    對(duì)于交流主軸電動(dòng)機(jī)、氣隙磁通和轉(zhuǎn)子電流不是獨(dú)立變量，它們都是轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，無(wú)法分開(kāi)進(jìn)行獨(dú)立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比標(biāo)量難控制得多。為了改善交流主軸電動(dòng)機(jī)的控制．性能，常采用矢量控制調(diào)速方法。這種調(diào)速方法將被控變量從矢量轉(zhuǎn)換為標(biāo)量，通過(guò)這種轉(zhuǎn)換，將交流電動(dòng)機(jī)模擬成直流電動(dòng)機(jī)來(lái)控制其轉(zhuǎn)矩，從而獲得高動(dòng)態(tài)調(diào)速性能。
    用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)多采用改變外加電壓的調(diào)速方法。這是因?yàn)檫@種調(diào)速方法具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性、機(jī)械特性好、經(jīng)濟(jì)性能好等特點(diǎn)?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)中多采用晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)。所謂脈寬調(diào)制調(diào)速，就是利用脈寬調(diào)制器對(duì)大功率晶體管開(kāi)關(guān)放大器的開(kāi)關(guān)時(shí)間進(jìn)行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的矩形波電壓，加到直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組兩端，通過(guò)對(duì)矩形波脈沖寬度的控制，改變轉(zhuǎn)子繞組兩端的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
    永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：
    轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； nr=ns=60f/P
    可見(jiàn)，可以通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率來(lái)調(diào)速。該方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，能夠較好地滿足數(shù)控機(jī)床的要求。為電動(dòng)機(jī)供電的變頻電源采用交一直一交變頻器。可以采用不同的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，常見(jiàn)的有自同步控制變頻調(diào)速，電流控制調(diào)速和矢量控制調(diào)速等。