1、 步进电机知识 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。您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 ；同时您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。 步进电机分哪几种 步进电机分三种：永磁式（ PM） ，反应式（ VR）和混合式（ HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度；反应式步进一般为三相，可实现大 转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家 8
2、0 年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这种步进电机的应用最为广泛。 什么是保持转矩（ HOLDING TORQUE） 保持转矩（ HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的 增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说 2N.m 的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为 2N.m 的
3、步进电机。 什么是 DETENT TORQUE DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。 DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有 DETENT TORQUE。 步进电机精度为多少？是否累积 一般步进电机的精度为步进角的 3-5%，且不累积。 步进电机的外表温度允许达到多少 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏 130 度以上，有的甚至高达摄氏20
4、0 度以上，所以步进电机外表温度在摄氏 80-90 度完全正常。 为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 为什么步 进电机高于一定速度就无法启动 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升
5、到高速）。 如何克服两相混合式步进电机的振动和噪声 步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服： A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速 比等机械传动避开共振区； B.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法； C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机； D.换成 交流伺服电机 ，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高； E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。 细分驱动器的细分数是否能代表精度 步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼 技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机
6、的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为 1.8 的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为 4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45 ，电机的精度能否达到或接近 0.45 ，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。 串联接法和并联接法有什么区别 四相混合式步进电机与驱动器的 串联接法和并联接法 有什么区别 ? 四相混合式步进电机一般由两相驱 动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较低 的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的 0.7
7、 倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的 1.4 倍，因而电机发热较大。 如何确定步进电机驱动器的直流供电电源 A.电压的确定 混合式步进电机驱动器的 供电电源 电压一般是一个较宽的范围（比如IM483 的供电电压为 12 48VDC），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。 B.电流的确定 供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流 I 来确定。如果采用 线性电源 ，电源电流一般可取 I 的
8、1.1 1.3 倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取 I 的 1.5 2.0 倍。 混合式步进电机驱动器的脱机信号 FREE 使用 当脱机信号 FREE 为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将 FREE 信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将 FREE 信号置高，以继续自动控制。 如何调整两相步进电机通电转动方向 只需将电机与驱动器接线的 A+和 A-（或者 B+和 B-）对调即可。 步进电机的主要特性 1 步进电机必须加驱动才可以运转， 驱动信号必
9、须为脉冲信号，没有脉冲的时候， 步进电机静止， 如 果加入适当的脉冲信号， 就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。 2 腾龙版步进电机的步进角度为 7.5 度，一圈 360 度， 需要 48 个脉冲完成。 3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。 4 改变脉冲的顺序， 可以方便的改变转动的方向。 因此，目前打印机， 绘图仪 ， 机器人 ，等等设备都以步进电机为动力核心。 步进电机控制例子 我们使用的单极四相步进电机为例。其结构如图 1： 四个绕组引出四相 (相 A1 相 A2 相 B1 相 B2)和两个公共线 (接到电源的正极 )。把绕组的某一相接到电源的地线。这样该绕组就会受到激励。我们
