步進電機簡介

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環控制。

步進電機的分類

可變磁阻式（VR型）：

轉子以軟鐵加工成齒狀，當定子線圈不加激磁電壓時，保持轉矩為零，故其轉子慣性小、響應性佳，但其容許負荷慣性并不大。其步進角通常為15°

永久磁鐵式（PM型）：

轉子由永久磁鐵構成，其磁化方向為輻向磁化，無激磁時有保持轉矩。依轉子材質區分，其步進角有45°、90°及7.5°、11.25°、15°、18°等幾種。

混和式（HB型）：

轉子由軸向磁化的磁鐵制成，磁極做成復極的形式，其乃兼采可變磁阻式步進電機及永久磁鐵式步進電機的優點，精確度高、轉矩大、步進角度小。

步進電機型號

1、步進電機到底有多少型號？

答：28.42.57.86.110.130.

2、這些數字是代表電機尺寸大小嗎？

答：這些型號根據電機的底座的直徑來命名的。

3、除了BYG還有哪些英文型號，分別代表什么意思？

答：現在用的比較多的都是混合式步進電機了。而且現在這種東西已經國產化了。各個廠家的命名又有所不同。所以不能給你提供更好的解釋。

步進電機的基本參數

1、電機固有步距角

它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，這個步距角可以稱之為“電機固有步距角”，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。

2、步進電機的相數

步進電機的相數是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器，則“相數”將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。

3、保持轉矩（HOLDINGTORQUE）

保持轉矩是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。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，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。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矩為2N.m的步進電機。

4、鉗制轉矩（DETENTTORQUE）

鉗制轉矩是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。

步進電機的特點

1、一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

2、步進電機外表允許的最高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點。步進電機溫度過高時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。

3、步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電機轉動時，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。

4、步進電機低速時可以正常運轉，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參數：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，可能發生丟步或堵轉。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（電機轉速從低速升到高速）。

步進電機的優點

1、電機旋轉的角度正比于脈沖數；

2、電機停轉的時候具有最大的轉矩（當繞組激磁時）；

3、由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復性；

4、優秀的起停和反轉響應；

5、由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命；

6、電機的響應僅由數字輸入脈沖確定，因而可以采用開環控制，這使得電機的結構可以比較簡單而且控制成本；

7、僅僅將負載直接連接到電機的轉軸上也可以極低速的同步旋轉；

8、由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉速范圍。

步進電機的缺陷

1、如果控制不當容易產生共振；

2、難以運轉到較高的轉速；

3、難以獲得較大的轉矩；

4、在體積重量方面沒有優勢，能源利用率低；

5、超過負載時會破壞同步，高速工作時會發出振動和噪聲。

如何選擇步進電機

1、步距角的選擇

電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。

2、靜力矩的選擇

步進電機的動態力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。

3、電流的選擇

靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流。

選用步進電機時應注意以下幾點

1、一般應選用力矩比實際需要大百分之五十到百分之百的步進電機，因為步進電機不能過負載運行，即便是瞬間過載都可能造成失步、停轉或不規則原地來回作動。

2、上位控制器輸入的脈沖電流必須夠大（一般要》10mA），以確保光電耦合器穩定導通，否則會導致步進電機失步；如果輸入脈沖頻率過高，會因個別脈沖接收不到，導致步進電機失步。

3、啟動頻率不應太高，應在啟動程序中設置加速過程，即從規定的啟動頻率開始，加速到設定頻率，否則就可能不穩定，甚至處于惰態。

4、電機如果未固定好，造成強烈共振，也會導致步進電機失步。

5、應了解步進電機的固有弱點：輸入脈沖頻率過高，易導致丟步；輸入脈沖頻率過低，易出現共振；轉速偏高時扭矩降低明顯。

6、應了解最新型步進電機的性能，必要時選用采用了最新控制技術的高級步進電機系統，高級系統既可以使步進電機在高速狀態下減少共振，還能運用減少步進電機反電動勢的技術，增加電機在高速狀態下的扭矩。