步進電機簡介

1.什么是步進電機?

步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器
接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及
步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；
同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的
目的。

2.步進電機分哪幾種?

步進電機分三種：永磁式（PM） ，反應式（VR）和混合式（HB）
永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；
反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振
動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；
混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進
角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）?

保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)
子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近
保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速
度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，
當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步
進電機。

4.什么是DETENT TORQUE?

DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。
DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于
反應式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。

5.步進電機精度為多少？是否累積?

一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

6.步進電機的外表溫度允許達到多少?

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，
因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；
一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以
上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?

當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反
向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從
而導致力矩下降。

8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?

步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟
動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵
轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻
率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電
機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。

9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?

步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：

A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；
B.采用帶有細分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；
C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；
D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；
E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。

10.細分驅(qū)動器的細分數(shù)是否能代表精度?

步進電機的細分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻），其主要目
的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細分技術(shù)的一個
附帶功能。比如對于步進角為1.8°的兩相混合式步進電機，如果細分驅(qū)動器的
細分數(shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達
到或接近0.45°，還取決于細分驅(qū)動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠
家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。

11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?

四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法
或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，
此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱??；并聯(lián)接法
一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為
電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。

12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源?

A.電壓的確定

混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483
的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應要
求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但
注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。

B.電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，
電源電流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可
取I 的1.5～2.0倍。

13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?

當脫機信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自
由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求
直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動
操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。

14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?

只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。