《步进电动机通 用技术规范gbt+20638-2023》详细解读

《步进电动机通用技术规范gb/t20638-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4基本参数5技术要求和试验方法6检验规则7交付准备8用户服务contents目录附录A(规范性)试验方法图1单步响应曲线图A.1确定热阻和热时间常数的试验电路图图A.2测量过程参数说明图A.3确定反电势常数的试验装置图A.4由电感电桥测量电感的典型电路图图A.5电流放电法测量电感的电路图011范围标准适用的步进电动机类型本规范适用于步进电动机的通用技术要求，包括但不限于永磁式、反应式和混合式等。针对不同类型步进电动机的特点，本规范提出了相应的技术要求和测试方法。0102规范适用的领域和场景规范中明确了步进电动机在控制系统、定位系统以及需要精确角度转动等应用场景中的技术要求。本规范适用于工业、医疗、航空航天等领域中使用的步进电动机。制定本规范旨在统一步进电动机的技术要求，提高产品质量和可靠性。通过规范的实施，有助于推动步进电动机行业的健康发展，提升我国在全球市场的竞争力。规范的制定目的和意义生产、销售和使用步进电动机的单位和个人应严格遵守本规范。对于不符合规范要求的步进电动机，相关部门将依法进行查处，确保市场的公平竞争和消费者的合法权益。规范的实施要求022规范性引用文件GB/TXXXX-XXXX步进电动机术语和定义GB/TXXXX-XXXX步进电动机型号编制方法GB/TXXXX-XXXX步进电动机通用技术条件引用标准术语和定义01本规范中引用的GB/TXXXX-XXXX标准，详细阐述了步进电动机的相关术语和定义，为规范的理解和实施提供了基础。型号编制方法02引用GB/TXXXX-XXXX标准，规定了步进电动机的型号编制原则和方法，便于产品的统一标识和管理。通用技术条件03通过引用GB/TXXXX-XXXX标准，本规范明确了步进电动机的通用技术条件，包括产品分类、技术要求和试验方法等，为步进电动机的生产和检验提供了依据。引用文件内容确保规范的一致性和准确性通过引用相关标准，本规范能够确保在描述步进电动机的各个方面时，使用一致且准确的术语和定义，避免产生歧义。简化规范内容引用文件可以将复杂的技术细节和标准要求交由被引用的标准来阐述，从而简化本规范的内容，使其更加易于理解和实施。便于标准的更新和维护当被引用的标准发生更新时，本规范可以相应地进行调整，以确保其始终与最新技术要求保持一致。这种引用机制使得标准的更新和维护更加便捷和高效。引用文件的作用033术语和定义定义步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。特点具有高精度、高可靠性、易于控制等优点，广泛应用于各种自动化系统中。分类根据结构和工作原理的不同，步进电动机可分为多种类型，如永磁式、反应式和混合式等。步进电动机123指步进电动机每接收一个电脉冲信号所转过的角度，是步进电动机的重要参数之一。步距角指步进电动机在运转过程中，由于某种原因导致实际转过的角度与理论值不符的现象。失步指步进电动机在停止状态下，实际位置与理论位置之间的偏差程度，是衡量步进电动机性能的重要指标之一。定位精度术语解释步进电动机与伺服电动机步进电动机和伺服电动机都是常见的执行元件，但两者在控制精度、响应速度和应用场合等方面存在差异。步进电动机主要用于开环控制系统，而伺服电动机则更适用于需要高精度闭环控制的场合。步进电动机的驱动方式步进电动机的驱动方式包括单极性驱动和双极性驱动两种。单极性驱动电路简单，但输出力矩较小；双极性驱动电路复杂，但输出力矩大且控制精度更高。在实际应用中，需根据具体需求选择合适的驱动方式。相关概念辨析044基本参数步进电动机在额定运行状态下，所需施加的直流电压值。定义额定电压是步进电动机正常工作的基础，过高或过低的电压都可能导致电动机性能下降或损坏。重要性根据实际应用需求和电源条件，选择合适的额定电压值。选择依据4.1额定电压4.2额定电流定义步进电动机在额定运行状态下，所允许通过的最大电流值。重要性额定电流决定了步进电动机的驱动力矩和发热情况，过大或过小的电流都会影响电动机的稳定性和寿命。选择依据综合考虑电动机的驱动力矩需求、散热条件以及电源容量等因素，确定合适的额定电流值。定义步进电动机每接收一个脉冲信号时，转子转过的角度。重要性步距角是步进电动机的重要参数之一，它决定了电动机的分辨率和定位精度。选择依据根据应用系统的精度要求、传动比以及负载情况等因素，选择合适的步距角大小。4.3步距角

4.4最大静力矩定义步进电动机在规定条件下，所能承受的最大静态负载力矩。重要性最大静力矩反映了步进电动机的负载能力，是评估电动机性能的重要指标之一。选择依据根据实际应用中的负载情况、传动效率以及所需驱动力矩等因素，确定所需的最大静力矩值，并选择相应的步进电动机型号。055技术要求和试验方法03影响因素步级角偏差受制造工艺、材料性能以及使用环境等多种因素影响，选用时需综合考虑。01定义与计算步级角偏差是指步进电动机实际步级角与理论步级角之差，反映了步进电动机的精度。02允许范围根据GB/T20638-2023规范，不同型号的步进电动机具有不同的步级角偏差允许范围，应确保所选产品符合应用需求。5.1步级角偏差定义与测试转动速度波动直接影响步进电动机的运行平稳性和定位精度，是评价步进电动机性能的重要指标。性能评估优化措施通过改进控制算法、提高驱动器性能以及选用高精度步进电动机等措施，可有效降低转动速度波动。转动速度波动是指在规定条件下，步进电动机实际转动速度与理论转动速度之间的波动情况。5.2转动速度波动步进电动机的转矩与转速密切相关，随着转速的增加，转矩逐渐减小。转矩与转速关系在规定条件下，步进电动机所能输出的最大转矩，是选用步进电动机时的重要参考依据。最大转矩转矩波动会影响步进电动机的运行平稳性，应选用转矩波动较小的产品。转矩波动5.3转矩特性根据实际应用场合，计算负荷的惯性惯量，为选用合适的步进电动机提供依据。负荷惯性惯量计算匹配原则调整与优化所选步进电动机的容许负载惯性惯量应大于计算值的1.3倍以上，以确保步进电动机的稳定运行。在实际应用中，可通过调整减速机减速比、优化机械结构等方式，实现负荷惯性惯量的匹配与优化。0302015.4负荷惯性惯量匹配066检验规则每台步进电动机在出厂前必须进行的检验，以确保产品符合规范要求。对步进电动机的某些重要性能进行的定期或不定期抽样检验，以验证产品质量的稳定性。出厂检验型式检验6.1检验分类外观检查检查步进电动机的外观是否符合规定要求，如有无破损、变形、锈蚀等。性能测试测试步进电动机的电气性能、机械性能等，以确保产品性能达标。可靠性试验对步进电动机进行长时间运行试验，以评估其稳定性和可靠性。6.2检验项目常规检验采用通用的检验方法，如目测、测量、试验等，对步进电动机进行检验。特殊检验针对特定要求的步进电动机，采用特殊的检验方法，如无损检测、精密测量等。6.3检验方法根据检验结果，判定步进电动机是否合格，并出具相应的检验报告。对于不合格的步进电动机，应按照相关规定进行处理，如返修、报废等。同时，应分析原因并采取相应的纠正措施，以防止类似问题的再次发生。6.4检验结果判定不合格处理合格判定077交付准备外观检查确认步进电动机的外观是否完好无损，无锈蚀、变形等异常情况。性能测试进行各项性能测试，包括空载运行、负载运行、定位精度等，确保产品性能符合规范要求。可靠性测试模拟实际工作条件，对步进电动机进行长时间运行测试，以评估其稳定性和可靠性。交付前的检验与测试030201包装与标识根据产品特点选择合适的包装材料和方式，确保步进电动机在运输过程中不会受到损坏。包装要求在包装上清晰标注产品型号、规格、生产日期、生产厂家等信息，便于用户识别和追溯。标识内容根据步进电动机的尺寸、重量以及运输距离等因素，选择合适的运输方式，确保产品安全、及时送达目的地。运输方式选择提供贮存环境的温度、湿度等参数要求，以确保步进电动机在贮存期间不会受到不良影响。贮存环境要求运输与贮存产品合格证提供产品合格证，证明步进电动机已通过各项检验和测试，符合相关标准和规范。使用说明书提供详细的使用说明书，包括产品结构、工作原理、安装方法、使用注意事项等，以指导用户正确使用和维护产品。交付文件准备088用户服务8.1服务范围与要求明确服务范围包括步进电动机的安装、调试、维修、保养等。服务要求提供及时、专业、高效的服务，确保用户满意度。售前服务提供产品咨询、选型指导等服务，协助用户选择适合的步进电动机。售中服务提供产品安装、调试等现场服务，确保产品顺利投入使用。售后服务提供维修保养、技术支持等服务，解决用户在使用过程中遇到的问题。8.2服务流程VS设立专门的服务部门，配备专业的服务人员，提供全方位的服务。服务质量监控定期对服务质量进行评估与总结，针对问题制定改进措施，不断提升服务水平。建立完善的服务体系8.3服务质量保障培训内容向用户提供步进电动机的基本原理、操作使用、维护保养等方面的培训。0102培训形式采用现场培训、在线培训等多种形式，满足用户的不同需求。8.4用户培训与指导09附录A(规范性)试验方法试验方法采用高精度角度测量仪器，在步进电动机旋转一圈的过程中，测量并记录每个步级角的实际值，与理论值进行比较分析。评判标准步级角的实际测量值与理论值的偏差应在规定的允许范围内。试验目的验证步进电动机的步级角是否符合规范要求，即解析度的准确性。步级角试验试验目的测试步进电动机在不同脉波输入速度下的转动性能。试验方法通过调整控制器输出的脉波频率，观察并记录步进电动机在不同速度下的转动情况，包括是否平稳、有无失步等现象。评判标准步进电动机应在规定的速度范围内平稳转动，无明显的失步或振动现象。转动速度试验转矩试验检测步进电动机在有负荷时的最大转矩是否满足规范要求。试验方法在步进电动机的输出轴上施加逐渐增大的负荷，记录电动机在不同负荷下的转矩值，直至达到规定的最大转矩。评判标准步进电动机的最大转矩应不小于规范规定的值，且在负荷增加过程中应平稳过渡，无明显的转矩波动。试验目的试验目的试验方法评判标准负荷惯性惯量试验验证步进电动机在承受负荷时的惯性惯量是否符合规范要求。根据使用场合计算负荷的惯性惯量，并通过专业仪器进行实际测量，与步进电动机规格表中的允许负载惯性惯量进行比较。实际测量的负荷惯性惯量应小于或等于步进电动机规格表中允许负载惯性惯量的1.3倍。10图1单步响应曲线初始状态曲线开始阶段表示步进电动机处于静止状态，此时没有脉冲信号输入。响应阶段随着脉冲信号的输入，步进电动机开始转动，曲线呈现出上升趋势，表示电动机在响应脉冲信号。稳定阶段当步进电动机达到设定的步级角后，曲线趋于平稳，表示电动机已经稳定地转动到新的位置。曲线解读响应时间曲线中从脉冲信号输入到电动机开始响应的时间段，反映了步进电动机的响应速度。超调量在响应阶段，曲线可能超过稳定阶段的设定值，这部分超过的量即为超调量，它反映了系统控制的稳定性。步级角精度单步响应曲线可以反映步进电动机的步级角精度，即每一个脉冲信号对应电动机转动的角度是否准确。关键点说明电动机参数设置步进电动机的步级角、转动速度、转矩等参数设置不合理，可能导致响应曲线出现异常。外部负载变化步进电动机在带动外部负载转动时，负载的变化也会对单步响应曲线产生影响。输入脉冲信号质量脉冲信号的稳定性、准确性和频率等都会影响步进电动机的单步响应。影响因素分析采用高质量的脉冲发生器，确保脉冲信号的稳定性和准确性。提高脉冲信号质量根据实际情况调整步进电动机的步级角、转动速度等参数，以获得最佳的单步响应效果。合理设置电动机参数在可能的情况下，减小外部负载的惯性和摩擦，以降低对步进电动机单步响应的影响。减小外部负载影响调整与优化建议11图A.1确定热阻和热时间常数的试验电路图提供稳定可调的直流电源，以满足试验所需电压和电流要求。电源作为电路中的可调电阻，用于控制和调节电路中的电流大小。电阻器作为试验对象，连接在电路中，通过施加电压和电流来测量其热阻和热时间常数。被试步进电动机包括电压表、电流表和温度计等，用于实时监测和记录试验过程中的电压、电流和温度数据。测量仪器试验电路组成试验步骤准备工作检查试验电路连接是否正确，确保所有仪器设备处于正常工作状态。施加电压根据试验要求，逐渐施加直流电压至被试步进电动机，并同时监测电流变化。数据记录在电压和电流稳定后，记录被试步进电动机的表面温度，并持续监测一段时间内的温度变化。数据分析根据记录的温度数据，绘制温度随时间变化的曲线，并通过曲线拟合等方法计算出热阻和热时间常数的具体数值。在进行试验时，务必遵守相关安全规范，避免发生电击、短路等危险情况。安全操作为确保试验结果的准确性，应使用高精度的测量仪器，并严格按照试验步骤进行操作。精确测量试验过程中应保持环境温度的稳定，以避免外界因素对试验结果产生干扰。环境控制010203注意事项12图A.2测量过程参数说明ABCD测量步骤准备测量工具和仪器根据测量需求，准备相应的测量工具和仪器，如万用表、示波器、电源等。设置测量参数根据被测步进电动机的规格和测量要求，设置合适的测量参数，如电压、电流、频率等。连接测量电路按照电路图连接测量电路，确保电路连接正确、稳定。进行测量启动测量仪器，对步进电动机的各项参数进行测量，并记录测量数据。01测量前需检查测量工具和仪器的完好性，确保其处于正常工作状态。02测量过程中需严格按照电路图进行连接，避免出现短路或断路等故障。03设置测量参数时需根据被测步进电动机的实际情况进行调整，以获得准确的测量结果。04测量完成后需及时关闭测量仪器，整理测量现场，确保安全。注意事项测量结果分析根据测量结果分析，提出相应的改进建议，以提高步进电动机的性能和稳定性。例如，可以针对电源波动问题，增加稳压设备以确保电源的稳定性。提出改进建议将测量结果与步进电动机的标准值进行对比，分析其是否符合规范要求。对比标准值如测量结果与标准值存在偏差，需进一步分析产生偏差的原因，如环境温度、电源波动等因素对测量结果的影响。分析偏差原因13图A.3确定反电势常数的试验装置电源提供稳定可调的直流电源，以满足试验所需电压和电流要求。电机驱动器具备调节电机转速和转向的功能，确保电机在测试过程中稳定运行。反电势测量仪精确测量电机在运转过程中产生的反电势，并将数据传输至数据采集系统。数据采集与处理系统实时采集试验数据，进行必要的处理和分析，以得出准确的反电势常数。试验装置组成准备工作设定试验条件进行试验数据处理试验步骤根据试验需求，设定合适的电源电压、电机转速等参数。启动试验装置，观察电机运转情况，并记录反电势测量仪的实时数据。将采集到的试验数据进行整理和分析，通过计算得出反电势常数。检查试验装置连接是否完好，确保电源、电机驱动器、反电势测量仪等设备均处于正常工作状态。安全操作注意事项在进行试验过程中，务必遵守相关安全规范，确保人员和设备安全。精确测量为提高试验结果的准确性，应选用高精度的测量仪器，并严格按照操作规程进行测量。试验完成后，及时备份试验数据，以防数据丢失或损坏。数据备份通过测量反电势常数，可以了解电机在运转过程中的电气特性，为电机性能评估提供依据。反电势常数是电机设计和生产过程中的重要参数，准确的测量数据可以为改进电机设计、提高生产效率提供有力支持。评估电机性能指导生产实践试验意义14图A.4由电感电桥测量电感的典型电路图电感电桥电感电桥是测量电感的核心部件，由桥臂、检流计和电源等构成，用于产生标准电感与被测电感之间的平衡状态。被测电感在电路图中，被测电感是待测量的对象，通过与电感电桥的连接，可以测量出其电感值。电源电源为电路提供稳定的工作电压或电流，确保电感电桥正常工作。010203电路组成平衡原理电感电桥通过调整桥臂上的参数，使得检流计指零，此时电桥达到平衡状态。在平衡状态下，可以准确测量出被测电感的电感值。测量过程在测量过程中，首先需要将被测电感接入电路，并调整电感电桥的参数。然后通过观察检流计的读数变化，逐步调整电桥直至达到平衡状态。最后，从电感电桥上直接读取被测