步进电机常识与矩频曲线
步进电机常识和力矩曲线.doc
0.6*1000=600度——这是1s电机转过的角度
600*60=36000度——这是1min电机转过的角度
36000/360=100转——这就是电机转速，每min 100转
这里0.6度的步距角是电机的半步步距角，而实际工作时的步距角与驱动器有关。
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）。
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。 关于驱动器的细分原理及一些相关说明 在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。 但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，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，如果使用常规驱动器（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，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器，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要求和工艺要求，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，望广大用户一定要分清两者的本质不同：
频率与转矩的关系曲线
频率与转矩的关系曲线
频率与转矩的关系曲线是描述电机性能的重要指标之一。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间存在着密切的关系，这种关系可以通过频率与转矩的关系曲线来直观地展现出来。
我们需要了解什么是频率和转矩。
频率是指电机旋转的速度，通常用赫兹（Hz）来表示。
而转矩则是指电机输出的力矩，通常用牛顿·米（N·m）来表示。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间存在着一定的关系，这种关系可以通过频率与转矩的关系曲线来表示出来。
频率与转矩的关系曲线通常是一条斜率为负的直线，其斜率代表着电机的转矩常数。
在电机的额定频率下，电机的转矩常数是一个固定的值，通常用牛顿·米/安培（N·m/A）来表示。
当电机的负载发生变化时，电机的输出转矩也会发生相应的变化，这时电机的转矩常数就起到了重要的作用。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间的关系可以通过电机的控制方式来调节。
例如，通过改变电机的电压和频率来控制电机的转矩输出。
在电机的低速运行时，电机的转矩输出较大，而在高速运行时，电机的转矩输出则较小。
这种变化可以通过频率与转矩的关系曲线来直观地展现出来。
频率与转矩的关系曲线是描述电机性能的重要指标之一。
通过了解
电机的频率与转矩之间的关系，可以更好地控制电机的运行，提高电机的效率和性能。
步进电机基本知识
步进电机基本知识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。
步进电机的“保持转矩”和“定位转矩”有何不同保持转矩是指电机各相绕组通电额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转矩，是电机选型时最重要的参数之一。
定位转矩是指电机各相绕组不通电且处于开路状态时，由于混合式电机转子上有永磁材料产生磁场，从而产生的转矩。
一般定位转矩远小于保持转矩。
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。
什么是启动转矩（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。
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。
为什么步进电机高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫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。
步进电机的基本特性-静态、动态、暂态转矩特性
步进电机的基本特性:静态、动态、暂态转矩特性步进电机的基本特性包括电机静态特性、连续运动特性（动态特性）、电机启动特性和电机制动特性（暂态特性）。
下面分别作介绍：静态转矩特性步进电机的线圈通直流电时，带负载转子的电磁转矩（与负载转矩平衡而产生的恢复电磁转矩称为静态转矩或静止转矩）与转子功率角的关系称为角度-静止转矩特性，这就是电机的静态特性。
如下图所示：因为转子为永磁体，产生的气隙磁密为正弦分布，所以理论上静止转矩曲线为正弦波。
此角度-静止转矩特性为步进电机产生电磁转矩能力的重要指标，最大转矩越大越好，转矩波形越接近正弦越好。
实际上磁极下存在齿槽转矩，使合成转矩发生畸变，如两相电机的齿槽转矩为静止转矩角度周期的4倍谐波，加在正弦的静止转矩上，则上图所示的转矩为：TL=TMsin[(θL/θM)π/2]其中TL与TM各表示负载转矩和最大静止转矩（或称把持转矩），相对应的功率角为θL和θM，此位移角的变化决定了步进电机位置精度。
根据上式得到：θL=(2θM/π)arcsin(TL/TM)PM型永磁步进电机和HB混合式步进电机的步距角θs在前面的课程中讲过即：θs=180°/PNr，角度改为机械角度（弧度），则变成下式：θs=π/(2Nr)上式Nr为转子齿数或极对数，所以两相电机θM=θs。
负载转矩为电磁转矩的负载（如弹簧力或重物的提升力等），电机如要正反向运动，会产生2θL的角度偏差，要提高位置精度，θL就要小，因此，依据式θL=(2θM/π)arcsin(TL/TM)，应选择最大静止转矩Tm大、步距角θs小的步进电机，即高分辨率电机。
根据式θs=π/(2Nr)可知，要使θs越小，Nr越大越好。
另外，高分辨率的步进电机的转子结构大致分为PM型、R型、HB型三种，其中HB型分辨率最好。
由于PM型定子磁极为爪级结构的关系，定子磁极数的增加受到机械加工的限制。
HB型转子表面无齿，N极与S极在转子表面交替磁化，因此极数即为极对数Nr，同样的，转子磁极Nr的增加也受到充磁机械的限制。
步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！
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。
PART1.01什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%。
频率与转矩的关系曲线
频率与转矩的关系曲线频率与转矩的关系是一个经常出现的问题，因为这个关系曲线可以反映出电机性能和调节特性的重要参数。
电机的功率输出和工作效率直接取决于这个关系曲线的特征和变化规律。
本文将介绍频率与转矩的关系，分析它们之间的数学关系，探究它们的特点及其应用。
频率与转矩的关系曲线是指在不同频率下电机输出的转矩大小的曲线。
一般来讲，频率越高，输出转矩也越大。
但是，这个关系曲线的形状受多种因素影响，如电机类型、绕组结构、负载特性、调速方式等。
因此，在实际应用中需要进行具体分析和计算。
在以恒力矩驱动的电机中，如果转矩随着频率提高而线性增加，那么输出功率也是线性增加的。
但是，在大部分情况下，转矩和频率之间的关系是非线性的，并且存在一些特定的点，使得转矩变化相当不稳定。
这些点是由于电机在不同的功率区域内做功的方式不同，导致其特性曲线上出现了突变的部分。
二、频率与转矩的数学模型一般来讲，使用下面的模型来描述频率与转矩的关系：T=f(F) (1)其中，T表示电机的输出转矩，F表示电机的输入频率，f表示一个函数，描述了频率与转矩之间的数学关系。
在实际应用中，通常使用一些经验模型来拟合T=f(F)的曲线。
例如：(2)这个模型中，T和F的单位和系数取决于电机的类型和负载特性。
在动态化学系统的控制和优化中，使用的模型可以更加复杂，涉及到更多的参数和方程式。
在电机频率与转矩关系曲线中，存在一些常见特性，这些特性可以从下面的几个方面进行分析。
1. 斜率频率与转矩的关系曲线的斜率可以反映电机的敏感度和控制特性。
当斜率较大时，表示电机的响应速度快，控制性能好。
当斜率较小时，表示电机的响应速度慢，控制性能差。
2. 阻抗频率与转矩的关系曲线对应于电机的阻抗特性。
通常来讲，斜率越大，电机就更加敏感于频率变化，其阻抗也就越低。
3. 失速点失速点是指电机不能继续提供转矩的频率点。
通常来讲，在失速点之前电机具备线性的转矩-频率特性。
但是，一旦频率超过了失速点，电机就会失去扭力并失速。
步进电机的主要特性
步进电机的主要特性
1）步距角α
每给一个脉冲信号，电机转子转过角度的理论值。
其中，m为定子相数；z为转子齿数；k为通电系数，m相m拍，k＝1；m相2m拍，k＝2。
α一般很小，如：3°/1.5°，1.5°/0.75°，0.72°/0.36°等
2）矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq
静态：步进电机处于通电状态，转子处在不动状态。
静态转矩Mj：在电机轴上施加一个负载转矩M，转子会在载荷方向上转过一个角度θ（失调角），转子因而受到一个电磁转矩Mj的作用与负载平衡。
矩角特性：步进电机单相通电的静态转矩Mj随失调角θ的变化曲线。
3）启动频率fq和启动时的惯频特性
启动频率或突跳频率fq：空载时，步进电机由静止突然启动并进入不丢步的正常运行状态所允许的最高频率。
高于启动频率，将不能正常起动。
启动时的惯频特性：是指电机带动纯惯性负载时启动频率和负载转动惯量之间的关系。
步进电机在带负载（尤其是惯性负载）下的启动频率比空载要低。
4）运行矩频特性
连续运行频率：步进电机启动后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率。
其值远大于启动频率。
运行矩频特性：是描述步进电机在连续运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系。
步进电机的特性介绍
步进电机的基本特性下图显示了步进电机的转矩和速度之间的关系。
纵轴为转矩，横轴为脉冲频率。
脉冲频率是指驱动脉冲的频率，在步进电机中，通常使用脉冲频率pps（pulses per second，每秒脉冲数）代替频率Hz。
蓝色曲线表示步进电机的“牵入转矩特性”，黄色曲线表示步进电机的“失步转矩特性”。
下面分别介绍每个特性：牵入转矩（Pull-in Torque）特性“牵入转矩特性”也称为“启动转矩特性”，表示可以使停止状态的步进电机启动的频率（脉冲频率）与负载转矩之间的关系。
牵入转矩曲线内的区域称为“自启动区域”，是可以启动、停止和反转的区域。
另外，将负载转矩为零的频率＝可以启动步进电机的极限频率称为“最大自启动频率”。
如图所示，频率越高，可启动的负载转矩越低。
失步转矩（Pull-out Torque）特性“失步转矩特性”也称为“连续特性”或“牵出转矩特性”。
表示在自启动后增加负载转矩时可以继续旋转的频率。
因此，其值高于牵入转矩特性的值。
步进电机可以连续运行的极限称为“最大连续运行频率”。
与牵入转矩特性一样，失步转矩特性也是负载转矩会随着脉冲频率的增加而降低。
保持转矩（Holding Torque）步进电机在通电状态下，在步进电机停止时即使施加外力，电机也试图通过转子与定子之间的吸引力来保持停止位置，这种保持力称为“保持转矩”。
在上图中，即工作频率（脉冲频率）为零、也就是停止状态下的转矩。
顺便提一下，步进电机的转矩之所以随着工作频率的增加而减小，是因为受绕线电感影响，电流难以在高频条件下流动。
另外，步进电机的牵入转矩特性和失步转矩特性会因励磁方法和驱动电路而异。
因此，对步进电机的特性研究中，需要进行包括驱动方法和电路在内的整体评估。
关键要点：・“牵入转矩特性”也称为“启动转矩特性”，表示可以使停止状态的步进电机启动的频率（脉冲频率）与负载转矩之间的关系。
・牵入转矩曲线内的区域称为“自启动区域”，是可以启动、停止和反转的区域。
步进电机常识与矩频曲线
步进电机常识与矩频曲线————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：步进常识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?(起动转扭)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。
5.一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
步进电机三相细分驱动时的转矩
步进电机三相细分驱动时的转矩
下面争论三相电机的转矩特性，由于其电流波形近似为正弦波，现将细分驱动时的转矩与两相电机比较来看。
如增加细分的细分数，电流波形能近似正弦波，磁通的高次谐波的影响更明显。
两相电机细分时的转矩磁通是不含高次谐波的正弦波，如式前一篇中的T2=IΦsinδ所示。
下图是对其磁通含三次谐波时的细分两相电机与三相电机转矩进行比较。
三相电机的各相转矩与两相电机的曲线相同，用下图式1表示。
交链磁通能用基波与奇数次高次谐波之和表示（偶数次的高次谐波与线圈交链时会抵消，不会变成交链磁通），基波与三次谐波之和如下图所示。
以上各相的交链磁通用“式2”表示，电流i用“式3”表示：
上式中，K1、K3为基波和三次谐波的系数。
转子以同步速度转动，下式成立：
θ=ωt-δ
依据以上式子，各相转矩合成的三相电机转矩如下式所示：
即三相电机的转矩K3项消去，不受磁通三次谐波的影响，不含成为一恒定转矩。
另一方面，两相电机的情形也同样变成如下式所：
依据上式，两相合成转矩的两相式细分驱动时的转矩T2变成下式：
依据上式，第1项为一恒定转矩，第2相为含ω的振动转矩。
据此看出，两相电机的转矩依据磁通的三次谐波，包含含有电流频率的振动转矩。
亦即两相电机受到磁场的三次谐波的影响，而三相电机的三次谐波由三相电机的构造抵消，与两相电机相比，三相电机可以制造出低振动的步进电机。
电机转矩曲线
电机转矩曲线
电机转矩曲线是电机工程中一个重要的概念。
简单来说，电机转矩曲
线是指一个电机在不同电压、电流和负载下所产生的转矩大小与转速
之间的关系。
在电机的设计和使用过程中，了解电机转矩曲线非常重要，因为它可以帮助工程师确定电机的工作条件，并优化电机的性能。
首先，电机转矩曲线是一个图形。
一般来说，它的横坐标代表电机的
转速，纵坐标代表电机所产生的转矩大小。
在实际应用中，电机转矩
曲线通常被用来描述一个电机的最大扭矩和启动转矩，这可以帮助工
程师确定电机应该在什么负载下进行工作，以达到最佳的性能和效率。
其次，电机转矩曲线是影响电机性能的关键因素之一。
在电机选型和
设计过程中，电机转矩曲线是一个很重要的参考指标，因为它可以帮
助工程师确定合适的电机规格和适用负载范围。
在实际应用中，电机
转矩曲线可以用来确定电机的最大负载能力，并帮助工程师选择适当
的控制器和驱动器。
最后，电机转矩曲线也是电机性能优化的重要手段之一。
通过对电机
转矩曲线进行实验和分析，工程师可以确定电机的最佳工作条件，并
对电机进行优化设计。
例如，在电机启动和制动中，电机转矩曲线可
以帮助工程师确定合适的控制策略，从而充分发挥电机的性能，提高
效率和可靠性。
综上所述，电机转矩曲线是电机工程中一个非常重要的概念。
通过理解电机转矩曲线的图形及其影响因素，工程师可以更好地选择和设计电机，从而实现电机的最佳性能和效率。
同时，电机转矩曲线也是电机性能优化的一个重要手段，可以帮助工程师在实际应用中充分发挥电机的性能，提高工作效率和可靠性。
如何看步进电机距频图
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，被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。
那么在选型步进电机的时候我们该如何看步进电机矩频图呢?在步进电机选型过程中，需要重点参考的产品资料就是矩频图，“矩频图”是“电机输出力矩-脉冲频率曲线图”的简称。
那么该怎么样阅读矩频图呢?步进电机矩频图上一般会包含下面内容：输出力矩是Y轴，脉冲频率或者转速是X轴，脱出力矩(Pull-out)曲线图，有的还有启动力矩(Pull-in)曲线图，测定条件等。
步进电机的转速可以根据脉冲频率来设定，那么脉冲频率和转速之间是怎么样的换算关系呢?脉冲频率的单位一般是pps，是英文pulses per second的简称，意思是每秒钟的脉冲数，转速一般单位是rpm，也就是每分钟转速，他们之间关系是：转速=脉冲频率/细分数*步距角/360*60，对于常用的1.8°步距角的两相步进电机来说，转速=转速=脉冲频率*(1.8/360)*60/细分数=转速=脉冲频率*0.3/细分数，信浓步进电机的距频图在没有特别注明的情况下，是在没有驱动细分情况下测试的，所以信浓标准步进电机距频图上的转速(rpm)=脉冲频率(pps)*0.3。
脱出力矩(Pull-out)曲线图是表示步进电机在正常工作情况下最大带负载的能力，负载超过这个曲线图的对应速度下的力矩，步进电机就会失步，不能够正常工作了，所以选型必须保证在对应速度下负载的扭矩不能够大于矩频图上对应的力矩。
启动力矩(Pull-in)曲线图是表示步进电机在启动时候带负载的能力，有这个曲线的矩频图一定要标识测试模拟负载的转动惯量的参数，因为负载的转动惯量在减速过程中需要额外的加速扭矩。
步进电机有个最大自启动频率参数，也就是表示即使不带负载的时候，步进电机能够自启动的最大频率，就是矩频图上启动力矩曲线和X轴交叉点的频率。
步进电机选型方法
步进电机选型方法步进电机简介及选型方法如何选择合适的步进电机1. 负载分类：（1）Tf力矩负载：Tf = GrG 重物重量r 半径（2）TJ惯性负载：J = M（R12+R22）/ 32 （Kgcm）M：质量R1：外径R2：内径TJ = Jdw/dt dw/dt 为角加速度2.力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。
步进电机简介及选型方法说明：1. 工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。
单位：Hzn=Θ*Hz / （360*D）n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值，Θ步进电机的步距角例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下（即每步0.9）500Hz 时，其速度是1.25转/秒2. 起动区域：步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域：在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。
同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步，必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。
4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。
由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。
如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响，很快下滑。
步进电机简介及选型方法（1）直线加速运动已知电机负载为TL，要从F0 在最短时间tr内加速到F1，求tr 和加速脉频率F（t）A．确定TJ，一般TJ =70% Tm。
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。
步进电机常识与矩频曲线
步进常识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?(起动转扭)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。
步进电机的性能指标
步进电机的性能指标
1.单相通电的矩角特性（静态矩角特性）当步进电机不转变通电状态时，转子不动，电动机轴上增加一个负载转矩，使转子按肯定方向转一个角度，此时转子所收的电磁转矩成为静态转矩。
2.起动力矩是使步进电动机能够由静止定位状态不失步地起动，并进入正常运行的力矩。
3.空载和负载启动频率，空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。
启动频率与负载转矩有关。
负载转矩越大，所允许的最大启动频率越小。
选用步进电动机时应使实际应用的启动频率与负载转矩所对应的启动工作点位于该曲线之下，才能保证步进电动机不失步地正常启动。
当伺服系统要求步进电动机的运行频率高于最大允许启动频率时，可先按较低的频率启动，然后按肯定规律渐渐加速到运行频率。
4.动态转矩和矩频特性，步进电动机起动后，其转速将跟随掌握脉冲频率连续上升而不失步的掌握脉冲的最高频率称为连续运行频率的最高工作频率。
步进电动机的连续运行频率随负载的增大而下降，但步进电动机连续运行频率远高于其起动频率。
5.步距精度。
我国生产的步进电动机的步距精度一般在±10～±30分的范围，有些可达±2～±5分。
1。
电机速度扭矩曲线
电机速度扭矩曲线
电机速度扭矩曲线是描述电机输出转矩与转速之间关系的图形。
通常，这种曲线会随着电机负载的变化而发生变化，因为它反映了电机的转矩特性和运行状态。
在工程中，电机速度扭矩曲线是一种常见的参考依据，可以用来评估电机的性能和运行效率。
一般来说，电机的速度扭矩曲线可以分为三个区域：
1. 恒功率区：当电机的负载较轻时，电机输出功率基本不变，只有速度随着负载减小而减小，转速与电磁转矩的关系遵循线性规律，即外界负载越大，转速就越小，电磁转矩会随之减小。
2. 恒转矩区：当电机的负载逐渐增大到一定程度时，输出功率会随负载增加而增加，但输出转矩保持不变。
这种区域又被称为恒转矩区，电磁转矩与转速成反比例关系。
3. 过负载区：当负载进一步增加时，电机无法再提供恒定的输出转矩，此时电机的输出转矩和转速都会迅速下降，这种情况下电机工作不稳定，甚至可能会烧毁。
总的来说，电机速度扭矩曲线是电机输出功率、电磁转矩和转速之间的关系图，它可以帮助工程师评估电机的性能、优化电机驱动系统，并有效地调整电机工作状态，提高系统的效率。
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步进常识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?(起动转扭)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。
5.一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.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。
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。
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。
关于驱动器的细分原理及一些相关说明在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。
但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，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，如果使用常规驱动器（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，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。
如果使用细分驱动器，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要求和工艺要求，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，望广大用户一定要分清两者的本质不同：15．电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。
16．“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，而细分的微步是可以用来精确定位的。
17.两相和五相的混合式步进电机的应用场合有何不同？问题解答：一般来说，两相电机步距角大，高速特性好,但是存在低速振动区。
而五相电机步距角小，低速运行平稳。
所以，在对电机的运转精度要求较高，且主要在中低速段（一般低于600转/分）的场合应选用五相电机；反之，若追求电机的高速性能，对精度及平稳性无太多要求的场合应选用成本较低的两相电机。
另外，五相电机的力矩通常在2NM以上，对小力矩的应用，一般采用两相电机，而低速平稳性的问题可以通过采用细分驱动器的方式解决。
和步进电机相比，伺服电机有以下几点优势： 1、实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题； 2、高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转； 3、抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。
适用于有高速响应要求的场合； 5、电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；6、发热和噪音明显降低。
矩频特性曲线下图是和利时的某型3相步进电机的矩频特性曲线。
所谓矩频特性曲线，是指步进电机扭矩与输入信号频率关系的曲线，其实相当于其他电机如伺服电机的转矩-转速特性曲线。
从曲线上可以看出，随着输入频率的升高，步进电机扭矩下降很快。
这应该可以解释步进电机“失步”的现象，当输入频率升高后，电机输出减少，响应就跟不上了，于是就出现了“失步”。
可以看到从1KHz 开始，频率再高，电机实际输出的扭矩就开始减小了，不妨称其为“截止频率”。
图上还可以看到最下面是电机的转速，对应1KHz的是100rpm.由图上可知此时步距角为0.6度0.6*1000=600度——这是1s电机转过的角度600*60=36000度——这是1min电机转过的角度36000/360=100转——这就是电机转速，每min 100转这里0.6度的步距角是电机的半步步距角，而实际工作时的步距角与驱动器有关。
再看下图，是从和利时步进电机驱动器30806n手册里截的图。
这是驱动器上拨码开关对步距角进行细分。
以400步/转为例，表示一转400步，这样360度/400=0.9度，步距角为0.9度。
矩频曲线图上的0.6度，算一下其实就是600步/转。
我们再随便拿一个细分出来，以10000步/转为例吧，此时步距角为360/10000=0.036度，这样电机控制精度就相当高了。
如果驱动器还是输出1KHz的信号，这时的转速就变成了0.036*1000*60/360=6rpm 也就是说转速只有6转每分钟了。
精度上去了，而速度下来了。
其实学过自动控制原理，或对控制理论知识了解的朋友都清楚，控制系统三个重要指标——稳定性、快速性、准确性，即稳、快、准。
对于控制系统而言，在稳定工作的前提下，快速性和准确性往往是一对矛盾，响应快了，控制精度就会差些；精度提高了，响应就慢了下来。
这要根据控制的要求和目标来定。
上面的步进电机也同样反映出这个问题，细分得每步步数多了，也就是控制得精细了，精度高了，这时转速也变慢了。