全的有關(guān)步進電機的基礎(chǔ)知識（Word）

1、No.1如何正確選用步進電機第一步：步進電機的保持轉(zhuǎn)矩，相當于傳統(tǒng)電機所說的“功率”。當然，他們有著本質(zhì)的區(qū)別。步進電機的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于普通的交、直流電機，它的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小，來選擇哪種型號的步進電機。大致來說，扭力在0.8n.m以下的，一般選擇28、35、39、42；扭力在1N.m左右的，選擇57電機較為合適。扭力在幾N.m或更大的情況下，就應(yīng)當選擇轉(zhuǎn)矩更大的75、85、86、90、110、130等規(guī)格的步進電機。同時，我們還應(yīng)考慮電機的轉(zhuǎn)速。因為，電機的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系。就是說，步進電機在低速（每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大），在高速旋轉(zhuǎn)狀

2、態(tài)的轉(zhuǎn)矩就很小了。當然，有些工作環(huán)境需要高速電機，就要對步進電機的線圈電阻、電感等指標進行綜合權(quán)衡。選擇電感稍小一些的電機，作為高速電機，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。第二步：步進電機空載啟動頻率，一般稱為“空起頻率”。這是選購步進電機很重要的一項指標。如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右或更高。最好選擇反應(yīng)式或永磁式步進電機，這些電機的“空起頻率”都比較高。第三步：步進電機的相數(shù)選擇，這項內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實，不同相數(shù)的電機，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能

3、夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。大多數(shù)場合，使用兩相、三相、五相混合式步進電機的比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是很實用的。2 / 9第四步：防水防腐型步進電機能夠防水、防油，適用于某些特殊場合。例如水下機器人，就需要放水電機。75BYG系列步進電機大多具有防水結(jié)構(gòu)。對于特種用途的電機，就要針對性選擇了。第五步：特殊規(guī)格的步進電機，通常需要和生產(chǎn)廠家溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂做。例如，出軸的直徑、長短、伸出方向等。No2步進電機的噪音控制方法步進電機的運轉(zhuǎn)難免會有很大的噪音，在工廠這些噪音其實不算什么，工廠里多的是機械，各式各樣的，一起運轉(zhuǎn)，那么多的噪音，就好像在

4、開一場演唱會，只是是我們聽不懂的，很刺耳的。噪音大聽不到不要緊，但是在工廠里面的操作工難免就要遭罪了，操作工之間講話都是問題，不用吼得是聽不到了，久而久之，他們的聽覺也會有一點受到影響。那該如何減少這些機器的噪聲呢？第一，可以通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；第二，可以采用帶有細分功能的驅(qū)動器；第三，可以換成步距角更小的步進電機；第四，可以換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲；第五，可以在電機軸上加磁性阻尼器。No3步進電機調(diào)速注意特點步進電機高速不能直接使用普通的交直流電源，需要專用的伺服控制器，應(yīng)注意以下特點：1、可以用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價，位移與輸入脈沖信

5、號數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，開環(huán)控制系統(tǒng)既簡單又具有一定的精度； 在要求更高精度時，也可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。2、由于步進電機無刷，因此本體部件少，可靠性高。3、易于起動，停止，正反轉(zhuǎn)，速度響應(yīng)性好；停止時一般有自鎖能力。4、步距角可在大范圍內(nèi)選擇，在小步距情況下，能夠在超低轉(zhuǎn)速下高轉(zhuǎn)距穩(wěn)定運行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動負載。5、速度可在相當寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)， 可以用一臺控制器同時控制幾臺步進電機完全同步運行。6、步進電機帶慣性負載能力較差，由于存在失步和共振問題，步進電機的加減速方法在不同的應(yīng)用狀態(tài)下，情況較為復雜。No4.如何減少電源對步進電機的干擾步進電機在數(shù)字化的制造時代發(fā)揮了重要的用

6、途，但是步進電機也并非沒有缺點，步進電機容易遭受到電流電壓的影響，對接收機系統(tǒng)造成干擾，使其不能夠正常的工作。那么對于這個問題該如何解決呢，專家建議可以加裝電源濾波器，從而減少對交流電源的污染；也可以將電源濾波器的地、驅(qū)動器、控制脈沖和方向脈沖短接后的引出線、電機接地線、驅(qū)動器與電機之間電纜防護套、驅(qū)動器屏蔽線均接到機箱壁上的接地柱上，并要求接觸良好；其次也可以使用屏蔽線減輕外界對自己的干擾，或電源線對外界的干擾。減少了對步進電機的干擾，使其能夠正常的工作。No5.步進電機啟動運行時失控與失步檢查步驟步進電機啟動運行時失控與失步一般要考慮以下方面作檢查：1） 電機力矩是否足夠大，能否帶動負載，

7、因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大 50%100% 的電機，因為步進電機不能過負載運行，哪怕是瞬間，都會造成失步，嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復動。2） 上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大（一般要 >10mA ），以使光耦穩(wěn)定導通，輸入的頻率是否過高，導致接收不到，如果上位控制器的輸出電路是CMOS電路，則也要選用 CMOS 輸入型的步進驅(qū)動器。3） 啟動頻率是否太高，在啟動程序上是否設(shè)置了加速過程，最好從電機規(guī)定的啟動頻率內(nèi)開始加速到設(shè)定頻率，哪怕加速時間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。4） 電機未固定好時，有時會出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因為，實際上此時造成了電機

8、的強烈共振而導致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。5） 對于 5 相電機來說，相位接錯，電機也不能工作。No6.兩相步進電機和四相步進電機有何不同兩相步進電機在定子上只有2個繞組，4根引出線，一般整步步距角為1.8度，半步步距角為0.9度，驅(qū)動器只須通過 對兩相繞組電流通斷進行控制就可以了；而4相步進電機在定子上有四個繞組，8根引出線，整步為O.9度，半步為0.45度，驅(qū)動器需要對4個繞組進行控 制，電路的復雜性和成本都會增加。因此，一般兩相步進電機配兩相驅(qū)動器，需要更小的步距角時，可以采用細分驅(qū)動器。有些公司將兩相4線和四相8線的步進電機通稱為兩相步進電機，驅(qū)動器也似乎只有兩相的。這是因為，四相

9、繞組兩兩并聯(lián) 或串聯(lián)后就成為兩相繞組，四相電機就變成兩相電機了，但串聯(lián)或并聯(lián)會使電機繞組電阻和電感成倍變化，電機運行性能也會有明顯變化。一般來說，四相并聯(lián)成兩 相使用時，電機有較好的加速性能，高速力矩保持得好，但是電機電流會是四相時的2倍，發(fā)熱較大，對驅(qū)動器輸出能力的要求相應(yīng)提高；而四相串聯(lián)成兩相使用 時，電機有較好的低速穩(wěn)定性，噪聲和發(fā)熱較小，對驅(qū)動器要求不高 但是高速力矩損失較大。有些公司的驅(qū)動器全部安兩相設(shè)計，四相步進電機必須改接成兩相才能使用。所以這些公司往往要問客戶，希望電機接成串聯(lián)的還是并聯(lián) 的。以往，當8線步進電機嚴格標成四相時，客戶自然會認為四相電機和兩相驅(qū)動器不匹配，因此很多

10、公司干脆將四相步進電機和兩相步進電機均標成兩相?！皟上?步進電機和四相步進電機實質(zhì)上是一回事”的真正道理就在于此。No7.防止步進電機運行時出現(xiàn)失步和誤差步進電機是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件，在數(shù)控系統(tǒng)的點位控制中，可利用步進電機作為驅(qū)動電機。在開環(huán)控制中，步進電機由一定頻率的脈沖控制。由PLC直接產(chǎn)生脈沖來控制步進電機可以有效地簡化系統(tǒng)的硬件電路，進一步提高可靠性。由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，因此受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作。例如，若控制步進電機的脈沖頻率為4000HZ，則脈沖周期為0.25毫秒，這樣脈沖周期

11、的數(shù)量級就比掃描周期小很多，如采用此頻率來控制步進電機。則PLC在還未完成輸出刷新任務(wù)時就已經(jīng)發(fā)出許多個控制脈沖，但步進電機仍一動不動，出現(xiàn)了嚴重的失步現(xiàn)象。若控制步進電機的脈沖頻率為100HZ，則脈沖周期為10毫秒，與PLC的掃描周期約處于同一數(shù)量級，步進電機運行時亦可能會產(chǎn)生較大的誤差。因此用PLC驅(qū)動步進電機時，為防止步進電機運行時出現(xiàn)失步與誤差，步進電機應(yīng)在低頻下運行，脈沖信號頻率選為十至幾十赫茲左右，這可以利用程序設(shè)計加以實現(xiàn)。 保證定位精度與提高定位速度之間的矛盾。步進電機的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當步進電機在極低頻下運行時，其轉(zhuǎn)速必然很低。而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當量

12、即步進電機轉(zhuǎn)一個步距角時刀具或工作臺移動的距離又不能太大，這兩個因素合在一起帶來了一個突出問題：定位時間太長。例如若步進電機的工作頻率為20HZ，即50ms走一步，取脈沖當量為0.01mm/步，則1秒鐘刀具或工作臺移動的距離為20x0.010.2mm，1分鐘移動的距離為60x0.212mm，如果定位距離為120mm，則定位時間需要10分鐘，如此慢的定位速度在實際運行中是難以忍受的。為了保證定位精度，脈沖當量不能太大，但卻影響了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同時又能保證定位精度是一項需要認真考慮并切實加以解決的問題。No8.步進電機的啟動頻率為什么不能過高步進電機的起動頻率不能過高，這是因為步進電機剛起動時轉(zhuǎn)速為零，在起動過程中，電磁轉(zhuǎn)矩除了克服負載阻轉(zhuǎn)矩外，還在克服轉(zhuǎn)動部分的慣性掩蔽，所以起動時電機的負擔比連續(xù)運轉(zhuǎn)為重。如果起動時脈沖頻率過高，則轉(zhuǎn)子的速度就跟不上定子磁場旋轉(zhuǎn)的速度，以致第一