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步進(jìn)電機(jī)小知識(shí)
作者：金龍泵業(yè) 時(shí)間：2013-01-20

步進(jìn)電機(jī)小知識(shí)
1.什么是步進(jìn)電機(jī)?
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器
接收到一個(gè)脈沖信號(hào)
，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及
步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量
，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的
；
同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度
，從而達(dá)到調(diào)速的
目的。
2.步進(jìn)電機(jī)分哪幾種?
步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM）
，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）
永磁式步進(jìn)一般為兩相
，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度
；
反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相
，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度
，但噪聲和振
動(dòng)都很大
。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；
混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)
。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)
角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度
。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)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(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
，定子鎖住轉(zhuǎn)
子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一
，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近
保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如
，
當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī)
，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步
進(jìn)電機(jī)。
4.什么是DETENT TORQUE?
DETENT TORQUE 是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下
，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩
。
DETENT TORQUE 在國(guó)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(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料
，所以它沒有DETENT TORQUE
。
5.步進(jìn)電機(jī)精度為多少？是否累積?
一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%
，且不累積
。
6.步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許達(dá)到多少?
步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步
，
因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)
；
一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上
，有的甚至高達(dá)攝氏200度以
上
，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
7.為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?
當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高
，反
向電動(dòng)勢(shì)越大
。在它的作用下
，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從
而導(dǎo)致力矩下降
。
8.為什么步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲?
步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率
，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟
動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值
，電機(jī)不能正常啟動(dòng)
，可能發(fā)生丟步或堵
轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下
，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低
。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻
率應(yīng)該有加速過程
，即啟動(dòng)頻率較低
，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電
機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?/font>
9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪聲?
步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)
，一般可采用以下方案來(lái)克服：
A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)
，可通過改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū)；
B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器
，這是最常用的、最簡(jiǎn)便的方法
；
C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)
，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；
D.換成交流伺服電機(jī)
，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲
，但成本較高；
E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器
，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品
，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。
10.細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?
步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請(qǐng)參考有關(guān)文獻(xiàn)）
，其主要目
的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)
附帶功能
。比如對(duì)于步進(jìn)角為1.8°的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)
，如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的
細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4
，那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°
，電機(jī)的精度能否達(dá)
到或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素
。不同廠
家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大
；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制
。
11.四相混合式步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此
，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法
或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用
。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較的場(chǎng)合使用
，
此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍，因而電機(jī)發(fā)熱?div id="4qifd00" class="flower right">
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；并聯(lián)接法
一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為
電機(jī)相電流的1.4倍
，因而電機(jī)發(fā)熱較大
。
12.如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流供電電源?
A.電壓的確定
混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)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(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要
求來(lái)選擇
。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)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(dòng)器的最大輸入電壓
，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器
。
B.電流的確定
供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來(lái)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脫機(jī)信號(hào)FREE一般在什么情況下使用?
當(dāng)脫機(jī)信號(hào)FREE為低電平時(shí)
，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷
，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自
由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。在有些自動(dòng)化設(shè)備中
，如果在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求
直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸（手動(dòng)方式）
，就可以將FREE信號(hào)置低，使電機(jī)脫機(jī)
，進(jìn)行手動(dòng)
操作或調(diào)節(jié)
。手動(dòng)完成后，再將FREE信號(hào)置高
，以繼續(xù)自動(dòng)控制。
14.如果用簡(jiǎn)單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?
只需將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線的A+和A-（或者B+和B-）對(duì)調(diào)即可
。

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