摘要：通过探讨步进电机的负载能力，进而对复杂系统动态负载进行分析研究，利用磁粉制动器的特性找到了对其标定的方法，并指出了对提高ATM机芯产品竞争力的经济意义。

    1 步进电机简介
    步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用、ATM作为光机电一体化设备，步进电机的应用也相当普遍。特别是核心模块国产化之后，对步进电机的使用也越来越多，其选型的要求也越来越高。

    2 工作原理
    步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

    3 步进电机选型现状及存在问题
    系统的负载分为静态负载和动态负载，静态负载可通过计算或简单测试获得，但系统的动态负载的计算比较复杂，往往涉及几十，甚至上百个零件，在步进电机选型时往往选用系统静态负载的3倍甚至更高的输出扭矩，造成要么成本过高，要么动力不足问题。
    随着工业产品竞争日趋激烈，特别是ATM行业技术壁垒的逐渐消除，以及互联网金融的影响等，银行业整体利润逐渐下滑，其对ATM机成本的关注越来越高。作为ATM产品主要执行元件的电机，如何选取合适的电机，才能做到成本和性能兼顾是一个必须面对的话题。
    电机低速或高速时不转动或者失步，负载过大；电机起动或停止时有失步或振动，电机出力过大。电机在一定转速时，在多大负载时才堵转，另一方面对一个复杂系统如何得知系统动态负载，选用比较合适的电机对降低产品价格，做出性价比高的产品意义重大。

    4 测试平台建立
    实验器材如下。
   （1）磁滞或磁粉制动器（三菱：ZKG-10YN，最大制动扭矩1 N"m，最大转速1 800 r/min）：用于产生连续可变的机械负载。
   （2） 24V直流稳压电源：驱动制动器。调节此电源输出电流的大小即可调节制动器产生的制动扭矩。要求此电源的输出电流稳定，变动小，且调节方便。
   （3）多输出直流电源：驱动电机驱动器。
   （4）电机驱动器：用于驱动电机的电路板，可调整电机到不同速度。
   （5）圆盘、祛码和尼龙线：用于标定制动器。圆盘方便连接尼龙线，线要有一定强度。
   （6）联轴器：用于将制动器和电机连接起来，由于需要测量不同尺寸电机，因此需要一系列规格的联轴器。
   （7）离心风扇：产生高速气流，吹走制动器产生的热量，避免制动器过热。
   （8）电流表：测量制动器的驱动电流。

    5 测试方案
   （1）标定制动器
    1）如图1所示使用祛码等实验装置标定制动器。

    2）按照公式（1）依次计算出磁粉制动器在各电流下的制动力矩，绘制其I驱动-T制动扭矩曲线，如图2。

    T制动＝D/2G砝码（1）
   （2）电机最大输出扭矩测定
    测定电机在一定转速下的最大扭矩T..。如图3所示。

    1）通过电机驱动板调整步进电机的转速到一定值；
    2）逐渐增加磁粉制动器的输入电流，直到步进电机堵转；
    3）记录此时的输入电流；
    4）通过磁粉制动器的标T制动曲线，查找对应的输出扭矩，即为该电机在此转速下的最大输出扭矩Tmax。

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