步进电机小常识

发布时间：2024-07-30 19:39:16 | 作者: 半岛在线登录官网

  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，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)。您能够最终靠控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时您可以经过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而达到调速的目的。

  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80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。

  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的步进电机。

  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。

  步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，因此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;通常来说，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有些甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

  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，因此导致力矩下降。

  8.为什么步进电机低速时可以正常运作,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声?

  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，有几率发生丢步或堵转。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(电机转速从低速升到高速)。

  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：

  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)，其最大的目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机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。

  四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时能够使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。

  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。

  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。

  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。

  但在国内，广大新老用户对“细分”还不是非常了解，有的只是认为，细分是为了更好的提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能，现说明如下：步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为3A，若使用常规驱动器(如常用的恒流斩波方式)驱动该电机，电机每运行一步，其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0，相电流的巨变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。若使用细分驱动器，在10细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A，且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点由于细分驱动器要精确控制电机的相电流，所以对驱动器要有相当高的技术方面的要求和工艺技术要求，成本亦会较高。注意，国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大新老用户一定要分清两者的本质不同：

  1.“平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可拿来精确定位的。

  2.电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不可能会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。