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（即步矩角）。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、

三相和五相：两相步矩角一般为1.8度、三相步矩角一般为1.2度

而五相步矩角一般为 0.72度。

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。


4.什么是定位转矩（DETENT TORQUE）?

定位转矩（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。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3-7%，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****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。以百格拉的三相混合式步进电机来说明：百格拉

公司将交流伺服控制原理应用到三相混合式步进电机驱动系统

中，输入的220VAC经整流后变为325VDC，再经脉宽调制变为三路

325V阶梯式正弦波形电流，它们按固定时序分别流过三路绕组，

其每个阶梯对应电机转动一步。通过改变驱动器输出正弦电流的

频率来

改变电机转速，而每转输出的阶梯数确定了每步转过的角度，它

是阶梯式正弦电流（PWM）。


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

一般在电机转速较低的场合使用，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****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。

步进电机原理

一、前言

 
  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得非常的简单。

  
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。步进电机必须由脉冲信号、功率

驱动电路等组成控制系统方可使用。因此

用好步进电机并非易事，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，大部分的厂家处于一种盲目的

仿制阶段，这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。鉴于

上述情况，我们在此叙述步进电机的基本工作原理，望能对广大

用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

步进电机选型方法

 
一、步进电机选型方法

   
步进电机有步距角（涉及到相数）、保持转矩、电流三大要素组

成。确定这三大要素，便能确定步进电机的型号。      

1、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当

量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减

速），电机的步距角应等于或小于此角度。永磁式步进电机一般

为两相（双极性）和四相（单极性），步距角一般为3.6度、7.5

度、15度、18度，其中7.5度最常见；混合式步进电机分为两相、

三相和五相：两相步矩角一般为1.8度和0.9度、三相步距角一般

为1.2度而五相步矩角一般为 0.72度。反应式步进电机一般为三

相，步距角一般为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。

2、保持转矩的选择

    
步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的保

持转矩。保持转矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为

惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是

不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加

速起动时主要考虑惯性负载，恒速运

行时只要考虑摩擦负载。一般情况下，保持转矩应为摩擦负载的

2-3倍为好，保持转矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来

（几何尺寸）。

3、电流的选择

   
保持转矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很

大，一般电流0.5A以内的适用于300RPM以内，电流1A以上的适用

于300RPM以上。

4、力矩与功率换算

   
步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只

用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：

     P= Ω·M
     Ω=2π·n/60
     P=2πnM/60
    
其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟

转速，M为力矩单位为牛顿·米
    
P=2πfM/400(1.8度电机半步工作）

 
其中f为每秒脉冲数（简称PPS)

 

二、步进电机应用中的注意点
   
 1、步进电机应用于低速场合—每分钟转速不超过1000转，****

在150-450RPM间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电

机工作效率高，噪音低。

   
 2、步进电机****不使用整步状态，整步状态时振动大。

   
3、由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电

机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压（建

议： 42电机采用直流12V-24V，57电机采用直流24-36V），当然

12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考

虑温升。
   
4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

   
 5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而

采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提

高停止的定位精度。

 
6、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数

的驱动器来解决，也可以采用5相电机。

   
7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或

加一些阻尼的解决。
   
8、电机在90RPM以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱

动。

   
 9、应遵循先选电机后选驱动的原则。

联系人：沙勇   电话：13716815968