步进电机基础知识2
步进电机基本知识
步进电机基本知识(2009-01-08 13:51:30)1、步进电机：是一种将电脉冲转化为角位移或线位移的执行机构。
其特点是没有积累误差（精度为100%），广泛应用于各种开环控制。
2、步进电机分类：永磁式（PM），反应式（VR），混合式（HB）。
3、保持转矩：是指步进电机通电，但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
4、精度：为步进角的3～5%，且不累积。
5、细分驱动器：是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机的运转的。
细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
对于2，4相电机，细分后的步距角等于电机的整步步距角除以细分数。
对于3相反应式电机，细分后的步距角等于电机的半步步距角除以细分数。
6、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。
0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°，整步工作时为1.8°）此步距角为电机固有步距角。
7、相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。
常用m表示。
8、失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。
称之为失步。
9、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。
10、最大空载运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。
11、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。
12、电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。
方向由导电顺序决定。
控制步进脉冲信号的频率，可以对电机进行精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机进行精确定位。
13、步进电机驱动器：是把计算机控制系统提供的弱信号放大为步进电机能够接受的强电流信号。
14、拍数：是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。
指电机转过一个齿距角所需脉冲数。
15、脱机信号free：此信号为选用信号，并不是必须要用的，只有在一些特殊情况下使用，此端为低电平有效，这时电机处于无力矩状态；此端为高电平或悬空不接时此功能无效，电机可正常运行，此功能若用户不采用，只需将此端悬空即可。
步进电机基础知识——来自百度百科
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及电脑等许多专业知识。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和电脑技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机概述步进电机又称为脉冲电机,基于最基本的电磁铁原理,它是一种可以自由回转的电磁铁,其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。
年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氢弧灯的电极输送机构中。
这被认为是最初的步进电机。
二十世纪初,在自动交换机中广泛使用了步进电机。
由于西方资本主义列强争夺殖民地,步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。
二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。
到了八十年代后,由于廉价的微型电脑以多功能的姿态出现,步进电机的控制方式更加灵活多样。
步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是,它接收数字控制信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。
步进电机常识
步进电机常识步进电机常识一、概述步进电机是一种精密电动装置，可将电信号转换为机械运动，直线或旋转运动都可以。
步进电机以步进角逐次驱动转子转动，每个步进角代表转子移动的最小单位。
步进电机的控制比较简单，可用于许多自动化系统中，如CNC机床、3D打印机、自动售货机、医疗设备等。
二、类型1、永磁步进电机：通过在定子上布置多个永磁体，使电子交替上翻，在转子上形成磁极，实现转动。
2、混合式步进电机：定子和转子都有磁极，在两者之间形成磁场差，通过交替激励实现转动。
三、性能参数1、步进角度：指每次步进电机转动的角度。
2、步跳精度：指步进电机转动时的精度，一般是调整电流或闭环控制实现。
3、最大转速：转子的最大转速。
4、电阻：步进电机的电阻。
常用的有单极、双极、四极等。
5、工作温度：步进电机的工作温度范围。
6、电压、电流：步进电机的额定电压和工作电流。
四、控制方式1、全步进控制：每个步进角之间都会到达目标角度，可以实现较高的准确度，但相应需要更高的驱动能力和数码控制器。
2、半步进控制：每个步进角之间的中间位置都会达到一个偏离的角度，通过半步移动实现更高的转动精度。
3、微步进控制：通过对电流进行调整，实现更小的步进角度。
五、附件1、步进电机控制器2、电机驱动器3、配合装置4、电缆连接器六、法律名词及注释1、知识产权：知识产权是指人类在创造知识、传授知识和运用知识的过程中，享有的某种权力，包括专利、商标、著作权等。
2、质量管理体系：包括质量系统、质量策划、质量控制、质量评价、质量改进等一系列质量管理活动。
3、保密协议：保密协议是由保密双方，即信息提供方和信息接收方，签署的一种协议，用于确保信息的保密性和保护知识产权。
七、可能遇到的困难及解决办法1、步进电机过热：检查工作环境温度、步进电机外观是否有损伤，调整相应的电流参数。
2、步进电机震动过大：检查工作环境、电缆是否有松动或连接有问题，调整相应的步跳精度参数。
3、步进电机驱动器故障：检查电机驱动器是否符合要求、连接是否正常、电压是否稳定等，及时更换或修理。
什么是步进电机？
什么是步进电机？一、步进电机的基本原理步进电机是一种能够精确控制位置和运动的电机，它的工作原理和普通的直流电机有所不同。
普通的直流电机通过通电使得电流在绕组中流动，形成电磁力以产生转矩，从而驱动电机旋转。
而步进电机则是通过不断改变绕组中的电流方向，从而产生磁场的位置变化，实现精确的步进运动和位置控制。
步进电机中最关键的两部分是定子和转子。
定子是一个由绕组组成的磁铁，通常为两极或四极的磁石，而转子则是由磁铁组成的一个或多个磁极，通常为一圆柱形的部件。
二、步进电机的工作模式步进电机有两种常见的工作模式，即全步进和半步进。
1. 全步进模式：在全步进模式下，步进电机会按照固定的角度（通常为1.8°或0.9°）一步一步地转动。
这种模式下，电机的每个脉冲信号都会让电机转动一小步，从而实现位置的精确调整和控制。
2. 半步进模式：在半步进模式下，步进电机可以实现更精确的位置调整，每个脉冲信号可以让电机转动半个步距（通常为0.9°或0.45°）。
通过在全步进模式下的每个步距之间插入一个半步距，电机可以实现更加平滑和精确的运动。
三、步进电机的特点和应用场景步进电机具有以下几个特点，使得它在很多场景下得到广泛应用：1. 高精度：步进电机可以控制位置和转向，精度通常在几个角度或更小。
这使得它在需要精确定位和控制的场景下得到广泛应用，如机器人、三维打印机等。
2. 高效能：步进电机在工作过程中没有摩擦和机械损耗，因此效率较高。
它可以在低速和高负载条件下工作，而且能提供一定的持续转矩。
3. 简单控制：步进电机的控制电路相对较为简单，只需一个控制器和几个驱动器即可实现精确的位置和速度调整。
4. 广泛应用：步进电机广泛应用于各个领域，如电子设备、汽车制造、医疗设备等。
特别是在需要实现精确运动控制的场景下，步进电机更是不可或缺的一种电机。
综上所述，步进电机是一种能够精确控制位置和运动的电机，它通过改变绕组中的电流方向来实现位置的精确调整和控制。
步进电机基础知识培训
四、步进电机的应用：
20BYJ /24BYJ：空调、监控设备、舞台灯光、医疗设备 35BYJ：电子锁、智能马桶、阀门、家用电器 15BY：电脑光驱、POS机 20BY/25BY：打印机、复印机、扫描仪、电子锁 35BY/42BY：电子锁、智能马桶、阀门、家用电器 15BY：电脑光驱、P主要性能参数：
1、安装尺寸：指电机外型尺寸及对安装有影响的一些尺寸。
05
2、绝缘电阻：电机绕组与外壳之间的绝缘电阻（不得小于 10MΩ）。 3、绝缘介电强度：电机绕组与外壳之间所能承受的电压（应能承受 50Hz、500V历时1秒无击穿或飞弧，且漏电流不应大于1mA）。 4、电阻：某一组线圈的电阻值，（允许偏差±7%，各极相差±4%）。 5、旋转方向：电机按规定的供电顺序运行时，输出轴的旋转方向 （顺时针：CW；逆时针：CCW），改变旋转方向只需改变通电顺序，即 连接线排序就可以了。
五、步进电机的命名与释义
例：：
24 BYJ 48 - A
派生代号 性能参数代号 产品名称代号 机座号
1、机座号: 电机外径的毫米数以阿拉伯数字表示； 2、产品名称代号: 用大写汉语拼音字母BYJ表示（BY---永磁步进电动机， J---减速）； 3、性能参数代号: 由两位阿拉伯数字组成，第一位数字表示相数，第二位数字表示 极对数； 4、派生代号：包括性能参数派生和结构派生，性能参数派生和结构派生用大写英文 字母A、B、 C......表示,但不能使用 I、O字母，若字母不够使用可字母后面加阿拉伯数字1、 2、3......表示.
内部培训资料之 --步进马达基础知识
2010.5.17
一、什么是步进电机？
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移或线 位移开环控制元件。通俗一点讲：当步进驱动器 接收到一个脉冲信号，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)。
步进电机知识详解
步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用，接下来小七将从三个方面带大家全面认识步进电机。
01什么是步进电机步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。
在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。
02基本结构和工作原理基本结构：工作原理：步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。
以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。
在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。
如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。
同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。
当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。
对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。
两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。
双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。
单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。
驱动电路设计上只需要四个电子开关。
在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。
步进电机相关知识
步进电机相关知识
转子--rotor; 定子--stator; 电枢--armature; 励磁-- excitation.
步进电机静态指标：
1、相数——电机内部的线圈组数。
2、步距角——控制系统每发一个步进脉冲信号，电机转动的角度。
3、拍数——完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或电机转过一个步距角所需脉冲数。
4、定位转矩——电机在不通电状态下，转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成）。
5、保持转矩(Holding Torque)——步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
步进电机励磁方式：
步进电机的励磁方式分为全步励磁和半步励磁两种。
其中全步励磁又有一相励磁和二相励磁之分；半步励磁又称一-二相励磁。
1、一相励磁——在每一瞬间，步进电机只有一个线圈导通。
其特点：精度好，消耗电力小，但输出转矩最小，震动较大。
2、二相励磁——在每一瞬间，步进电机有两个线圈同时导通。
特点：输出转矩大，振动小。
3、一-二相励磁——为一相励磁与二相励磁交替导通的方式，每送一个励磁信号，步进电机旋转0.9度。
特点：分辨率高，运转平滑。
电机驱动频率P.P.S——即每秒脉冲数；。
步进电机知识大全
步进电机知识大全1.步进马达的优缺点优点缺点精度高，能随时启动停止（原因：马达自身特性）能耗大，有效利用率低（原因：马达自身特性，走-停-走-停…自身制动的动作）遇到阻碍时，电流不会大幅度增加2.有无共通线的区别使用单、双极驱动的条件是由客户使用条件所决定的，客户使用电源的电流方向是否可以改变。
单极驱动 双极驱动客户使用电源的电流方向不能改变，使得马达需要共通线客户使用的电源电流自身可以改变方向，所以不需要共通线来控制电流方向。
控制电流的方向，实现马达的旋转。
优：驱动回路简单，成本低。
优：定子绕线空间增大，绕线圈数增加，扭力范围变大。
缺：同一定子极有双重卷线（两根卷线），空间是双极驱动一半。
缺：驱动回路构成复杂，成本增加。
3.马达转动的原理两个定子偏差的角度是马达能够转动的原因。
电流的方向是马达朝指定方向旋转的决定因素。
二相励磁一相励磁一相励磁①当A相通电，电流方向向右时，根据右手定则判断，定子上方为N极，下方为S极。
转子停留在①所示的位置上。
②当A断电，B通电，电流方向向左时，右手定则判断，定子上方为S极，下方为N极。
转子被最近的磁极吸引，此时转子向右运动。
③当B断电，A通电，电流方向向左时，定子上方为S极，下方为N极。
转子被最近的磁极吸引，此时转子向右运动。
④当A断电，B通电，电流方向向右时，定子上方为N极，下方为S极。
转子被最近的磁极吸引，此时转子向右运动。
二相励磁二相励磁的工作原理与一相励磁类似，不加以说明。
4.2相励磁与1-2相励磁的区别同一转速下，2相使用的电流大、扭力大，噪音大（相比1-2相，2相的步距角大，抖动越大）5.充磁原理充磁材料在通电过程中，将充磁材料中的+/- 磁极等份分成n排。
定电流驱动的目的客户想让马达在不同的周波数情况下马达的扭力保持在一个稳定的区域。
步进电机基本原理讲解
步进电机基本原理讲解步进电机是一种特殊类型的电机，主要通过数字控制来完成精密转动和定位。
步进电机可以实现非常精确的运动控制，广泛应用于各种设备和机器人系统中。
本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。
1. 步进电机的构成步进电机基本上由两部分组成：转子和定子。
转子是电机旋转的部分，它由可旋转的磁极和磁性材料组成。
定子是电机静止的部分，它由电枢线圈和永磁体组成。
2. 步进电机的工作原理步进电机是通过不断改变电流方向来实现旋转的。
电流会产生磁场，当磁场和永磁体相互作用时，就会形成旋转力。
步进电机通过改变电流来控制磁场和旋转力。
步进电机的运行速度由提供的电压和电流控制。
步进电机驱动器会根据设定值改变电流方向和大小，控制电机旋转的速度和方向。
每次改变电流方向都会使电机旋转一个步距，所以步进电机转动的角度可以精确地控制，从而可以精确定位。
3. 步进电机的工作方式步进电机工作时，一般驱动器会按照指定的步进角度进行操作。
步进角度可以是1.8度、0.9度、0.45度或更小。
启动电机时，驱动器会向电机提供电压和电流，控制转子旋转。
控制电流方向和大小可确定电机的转角和速度。
这是一个相对精确的过程，因为每次改变电流方向都会使电机旋转一个步距，因此可以准确控制步进电机的位置和速度。
步进电机通常使用双极性或四极性驱动，也就是说，每次驱动电机时，都会使电机旋转两个或四个步数。
双极性驱动需要两个控制信号，而四极性驱动则需要四个。
四极性驱动具有更高的分辨率和精度，因为旋转步数更小，但也需要更复杂的控制。
4. 步进电机的应用步进电机常用在需要准确控制位置和速度的系统中。
例如精密仪器和设备、电子石英钟、纺织机、数控机床、打印机和绘图仪等。
步进电机还广泛用于机器人领域，包括自动化制造和堆垛机器人、医疗器械和照片扫描仪等。
在自动化制造行业中，步进电机可以帮助机器人、自动化设备和其他工业设备实现非常精确的位置和速度控制。
步进电机也可以在汽车发动机和机器人手臂等可更换关键零部件中使用，以便进行快速、准确的位置定位。
步进电机理论基础
两相步进电机工作原理
当给A相通电时，由于定子A齿和转子 的1齿相对，没有切向力，转子静止。 接着给B相绕组通电时，转子的位置如
图a，转子齿偏离定子齿一个角度，
由于励磁磁通力需要沿磁阻最小路径通 过，因此对转子产生电磁吸力，迫使钻
子齿转动，当转子转到与定子齿对其位
置时（图b），因转子只受径向力而无切向力，故转矩 为0， 转子被锁定在当前位置上
7.最高启动频率：步进电机由静止突然启动并进入不失步的正常运行所允 许的最高频率。
03.两相步进电机驱动器
是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来 的脉冲信号转化为步进电机的角位移；电机的转速与脉冲 频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲 数就可以精确定位。
微步驱动技术 微步驱动技术是一种电流波形控制技术。其基本思想是控制 每相绕组电流的波形，使其阶梯上升或下降，即在0和最大值 之间给出多个稳定的中间状态，定子磁场的旋转过程中也就 有了多个稳定的中间状态，对应于电机转子旋转的步数增多、 步距角减小。采用细分驱动技术可以大大提高步进电机的步 矩分辨率，减小转矩波动，避免低频共振及降低运行噪声
步进电动机与交流伺服电动机的性能比较
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
控制精度不同 低频特性不同 矩频特性不同 过载能力不同 运行性能不同 速度响应性能不同 效率指标不同
1.
控制精度不同
两相步进电机步距角为1.8°；德国百格拉公司生产的三相混合 式步进电机及驱动器，可以细分控制来实现步距角为1.8°、 0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、 0.036°，兼容了两相和五相步进电机的步距角。交流伺服电 机的控制精度由电机后端的编码器保证。如带标准2500线 编码器的电机而言，驱动器内部采用4倍频率技术，则其脉冲当 量为360°/10000=0.036° ；对于带17位编码器的电动机而 言，驱动器每接收217 =131072个脉冲电动机转一圈，即其脉冲
的有关步进电机的基础知识
第二步：步进电机空载启动频率，一般称为“空起频率”。
这是选购步进电机很重要的一项指标。
如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右或更高。
最好选择反应式或永磁式步进电机，这些电机的“空起频率”都比较高。
第三步：步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。
其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。
相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。
大多数场合，使用两相、三相、五相混合式步进电机的比较多。
在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是很实用的。
第四步：防水防腐型步进电机能够防水、防油，适用于某些特殊场合。
例如水下机器人，就需要放水电机。
75B YG系列步进电机大多具有防水结构。
对于特种用途的电机，就要针对性选择了。
第五步：特殊规格的步进电机，通常需要和生产厂家沟通，在技术允许的范围内，加工订做。
例如，出轴的直径、长短、伸出方向等。
No2.步进电机的噪音控制方法步进电机的运转难免会有很大的噪音，在工厂这些噪音其实不算什么，工厂里多的是机械，各式各样的，一起运转，那么多的噪音，就好像在幵一场演唱会，只是是我们听不懂的，很刺耳的噪音大听不到不要紧，但是在工厂里面的操作工难免就要遭罪了，操作工之间讲话都是问题，不用吼得是听不到了，久而久之，他们的听觉也会有一点受到影响那该如何减少这些机器的噪声呢？第一，可以通过改变减速比等机械传动避幵共振区；第二，可以采用带有细分功能的驱动器；第三，可以换成步距角更小的步进电机；第四，可以换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声；第五，可以在电机轴上加磁性阻尼器。
No3.步进电机调速注意特点步进电机高速不能直接使用普通的交直流电源，需要专用的伺服控制器，应注意以下特点：1、可以用数字信号直接进行幵环控制，整个系统简单廉价，位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期积累，幵环控制系统既简单又具有一定的精度；求更高精度时，也在要可以采用闭环控制系统。
步进电机讲解
浅析步进电机
前 言
PREFACE
1、步进电机的基本理论
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当给步进电机加一个脉冲信号，它就会按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它是按固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
一体化设计：把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，使之具有更加优越的控制性能 。
汇报完毕 感谢聆听
4、步进电机的技术指标
4、步进电机的技术指标
C：通电状态系数，单拍、双拍C=1，单双拍C=2。
M：控制绕组的相数
5、步进电机的相关计算
Zr：转子的齿数
f：通电频率（1/s）
θs：步距角（度）
n：转速（r/min）
转角由脉冲数产生
转速由脉冲频率产生
转向由方向信号决定
6、步进驱动器简述
步进驱动器：是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。
7、步进电机驱动流程
8、步进驱动器驱动框图
9、步进电机的优点
步距值不受各种干扰因素的影响：转子运动的速度主要取决于脉冲信号的频率。转子运动的总位移量则取决于总的脉冲信号数。
误差不积累：步进电动机每走一步所转过的角度与理论步距值之间总有一定的误差，但每转一圈的累积误差为零
控制性能好：起动、转向及其他任何运行方式的改变, 都在少数脉冲内完成。
10、步进电机的选型
步距角的选择 ：取决于负载精度的要求
步进电机基础知识：类型、 用途和工作原理
步进电机基础知识：类型、用途和工作原理本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。
1)步进电机：步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。
其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。
这种特性使它适用于多种应用。
2)步进电机工作原理:与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。
定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为永磁体或可变磁阻铁芯。
稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。
图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
图1:步进电机截面图步进电机的基本工作原理为：给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。
图2显示了其工作原理。
首先，线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后也会出现同样的情况。
下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。
图2:步进电机的步进3)步进电机的类型与构造步进电机的性能（无论是分辨率/步距、速度还是扭矩）都受构造细节的影响，同时，这些细节也可能会影响电机的控制方式。
实际上，并非所有步进电机都具有相同的内部结构（或构造），因为不同电机的转子和定子配置都不同。
3.1转子步进电机基本上有三种类型的转子：永磁转子：转子为永磁体，与定子电路产生的磁场对齐。
这种转子可以保证良好的扭矩，并具有制动扭矩。
这意味着，无论线圈是否通电，电机都能抵抗（即使不是很强烈）位置的变化。
但与其他转子类型相比，其缺点是速度和分辨率都较低。
图3显示了永磁步进电机的截面图。
图3:永磁步进电机可变磁阻转子：转子由铁芯制成，其形状特殊，可以与磁场对齐（请参见图1和图2）。
这种转子更容易实现高速度和高分辨率，但它产生的扭矩通常较低，并且没有制动扭矩。
步进电机相关知识点
有关步进电动机驱动系统的基本知识1、系统常识：步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。
步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。
对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
2、系统概述：步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
3、系统控制：步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电动机驱动器）。
控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
4、用途：步进电动机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电动机驱动器性能提高），步进电动机的需求量与日俱增。
步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10‟）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
步进电机的基础知识
步进电机原理（一）步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。
仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。
望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。
下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
如B相通电，A，C 相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
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步进电动机基础知识步进电动机基础知识1.什么是步进电机?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脉冲信号，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）。
您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
2.步进电机分哪几种?步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；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。
3.什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）?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。
4.什么是DETENT TORQUE? 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。
5.步进电机精度为多少？是否累积? 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
6.步进电机的外表温度允许达到多少?步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而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；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?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，从而导致力矩下降。
8.为什么步进电机低速时可以正常运转,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，可能发生丢步或堵转。
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）。
9.如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声?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：A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区；B.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法；C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。
10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?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），其主要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臵为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。
11.四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别? 四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采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。
12.如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?A.电压的确定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。
B.电流的确定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。
13.混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?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信号臵低，使电机脱机，进行手动操作或调节。
手动完成后，再将FREE 信号臵高，以继续自动控制。
14.如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向?只需将电机与驱动器接线的A+和A-（或者B+和B-）对调即可。
片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现作者：林海波1 引言步进电动机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。
它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。
但其步矩角较大，一般为1.5~3°，往往满足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
实现细分驱动是减小步矩角、提高步进分辨率、增加电动机运行平稳的一种行之有效的方法。
目前步进电动机细分驱动控制，多采用量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电动机上均不能得到满意的细分精度。
在合理选择电流波形的基础上，提出用AT89C52单片机控制实现的步进电动机斩波恒流细分驱动方案，其运行功率小，可靠性高，通用性好，细分精度高，具有很强的实用性。
2 细分电流波形的选择及量化步进电动机的细分控制，从本质上讲是通过对<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg =true;InTextAds_GgLayer="_u6B65_ u8FDB_u7535_u673A";KeyGate_a ds.ShowGgAds(this,"_u6B65_u8FD B_u7535_u673A",event)"style="border-top-width: 0px; padding-right: 0px; padding-left:0px; font-weight: normal;border-left-width: 0px;border-bottom-width: 0px;padding-bottom: 0px; margin: 0px; cursor: hand; color: #0000ff; padding-top: 0px;border-right-width: 0px;text-decoration: underline"onclick="javascript:window.open("ht tp:///url?sa=L&ai= BbQdcJqdYR8y8C5yssQK8pbmSC pzY8hPMhJv6Af_Ey8UDsNWFARA BGAEgr5qqCSgHOAFQ1JmPyfv__ ___AWCdudCBkAWqAQoxMDAw MDE2MDAyyAEBqQISTH9u4R2CP sgC5M522QNkOcfKHGrl5g&num= 1&q=/prl. asp%3Faspid%3D2%26c2id%3D25 %26c3id%3D71%26c4id%3D87&us g=AFQjCNEll7jhS1spnrRpfZ_avtim TUFemw");GgKwClickStat("步进电机","","afs","1000 016002");" onmouseout="isShowGg =false;InTextAds_GgLayer="_u6B65 _u8FDB_u7535_u673A"">步进电机的励磁绕组中的电流控制，使步进电动机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。
一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步矩角的大小。
因此，想要实现对步进电机的恒力矩均匀细分控制，必须合理控制步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要均匀。
我们知道在空间彼此相差2π/m的m 相绕组，分别通以相位上差2π/m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。
这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，因为反应式步进电动机来说比较困难，因为反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的绝对值有关，而与电流的正反流向无关。
以比较经济合理的方式对步进电机实现步矩角的任意细分，绕组电流波形宣采用如图1所示的形式其中，α为电动机转子偏离参考点的角度。
ib滞后于ia 2π/3, ic超前于ia 2π/3。
此时，合成电流矢量在所有区间，从而保证合成磁场幅值的恒定，实现电动机的恒转矩，而步进电动机在这种情况下也最平稳。
将绕组电流根据细分倍数均匀量化后，所得细分步矩角也是均匀的。
为了进一步得到更加均匀的细分步矩角，可以通过实验测取一组在通入量化电流波形时，步进电动机细分步矩的数据，然后对其误差进行插值补偿，求得实际的补偿电流曲线，这些工作大部分可以由计算机来完成。