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步進電機-常見問題

返回（huí）列表 來源：發布日期： 2018.07.13

一、什麽是步（bù）進電機？在何種情況下該使用步進電機?

步進電機（jī）是一（yī）種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當（dāng）步進驅動器接收到一（yī）個脈衝信號，它就驅動步進電（diàn）機（jī）按設定的方向轉動一個固定的角（jiǎo）度（及步進角（jiǎo））。

您（nín）可以通過控製脈（mò）衝個數來控製角（jiǎo）位移量，從而達到準確（què）定位（wèi）的目的（de）；同時（shí）您可以（yǐ）通過控製脈衝頻率（lǜ）來控製電機轉動的速（sù）度和加速度，從而達調速的目的。因此在（zài）需要準確定（dìng）位或調速控製時均可考慮使用步進電機。

二、步進電機分（fèn）哪幾種？有什麽區別？

步（bù）進電機分三種：永磁式（ＰＭ），反應（yīng）式（ＶＲ）和混合式（ＨＢ）

永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；（消耗功率（lǜ）小）

反應式步（bù）進一般為三相，可實現大（dà）轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但（dàn）噪（zào）聲和振動都很大。在歐美等發（fā）達國家８０年（nián）代已被淘（táo）汰。（步距角小（xiǎo），運行頻率高）

混合式步進是指混合了（le）永磁式和（hé）反應式的優點。它又（yòu）分為兩相四相和（hé）五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般（bān）為0.72度。這（zhè）種步進（jìn）電機的應用最為廣泛，發展最快。（本司的電機幾乎都為混合式（shì））

三、什麽是（shì）保持轉矩(HOLDING TORQUE）？

保持轉矩（ＨＯＬＤＩＮＧ　ＴＯＲＱＵＥ)是指步進（jìn）電機通（tōng）電但沒有轉動時，定子鎖住轉（zhuǎn）子的力矩。它是（shì）步進電機最重要的參數之一，通常步進（jìn）電機在低速時的力矩接近保持轉矩。保持轉矩越大則電機帶負載（zǎi）能力越強。由（yóu）於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而（ér）不斷（duàn）衰減，輸（shū）出功率也隨速度的增大（dà）而變化，所以保持（chí）轉矩就成（chéng）為了衡量步進（jìn）電機重要的參數（shù）之（zhī）一。比如，當人們（men）說2N.M的步（bù）進電（diàn）機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為（wéi）2N.M的步（bù）進電機。

四、步進電機的驅動方式有幾種？

一般來說，步進電機有恒壓，恒流驅動兩種，恒壓驅（qū）動已近（jìn）淘汰，目前普遍使用恒流驅動。

五、步進電機精度為多少？是否累積？

一（yī）般步進電機的精度為步進角的3-5%。步進電機單步的偏差（chà）並不會影響到（dào）下（xià）一步的精度因此步進電機（jī）精度不累積。

六、步進電機的外表溫度允許達到多少？

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降甚至於丟失。因此電機外表允許的最高溫度應取（qǔ）決於不同電機磁性（xìng）材料（liào）的退磁點；一般來說，磁性材料的退磁（cí）點都在攝氏（shì）１３０度以上，因此（cǐ）步進電機（jī）外表溫度在攝氏８０－９０度完全正（zhèng）常。

七、為什麽步進電機的力矩會（huì）隨轉速升高而下降（jiàng）？

當步進電機轉動時，電機各相繞組（zǔ）的電感將形成一（yī）個反向電動勢；頻率（lǜ）越高，反向（xiàng）電（diàn）動勢越大。在它（tā）的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大（dà）而相（xiàng）電流減小，從而導致力矩下降（jiàng）。

八、為什麽步進電機低速時可以正常運轉，但若高於一定速度就無法啟動，並伴有嘯叫聲?

步進電機有一個技（jì）術參數：空載啟動頻（pín）率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟（qǐ）動的脈衝頻率，如果脈衝頻率高於該值，電機不能正（zhèng）常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的（de）情況（kuàng）下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高（gāo）速轉動（dòng），脈衝頻（pín）率應該有加速過程，即（jí）啟動頻率（lǜ）較低，然後按一定加速度升到所希（xī）望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。我們建議空載啟（qǐ）動頻率選定為電機運轉一圈所需脈衝數的２倍。

九（jiǔ）、步（bù）進電機增加轉矩的方法？

A. 加減速器可以（yǐ）有效地增大轉矩

B. 三相的（de）比兩相的精度高，兩（liǎng）相（xiàng）的比三相的力矩大。

步進電機在低速時增（zēng）加轉矩的方法

1.選擇步距角小的步進電（diàn）機：在低（dī）速時轉矩隨轉子齒（chǐ）數增加（jiā）而變大。選擇步距角小的步進（jìn）電機能（néng）獲得高轉矩。實際上HB型轉子（zǐ）齒數如為 50齒，永久磁（cí）鐵的漏磁將（jiāng）增加，但不會成比例，此結論在100 齒以下均有效。三相HB 型步進電機從1.2°（轉子50 齒）改為 0.6°（轉子100齒），約增加 1.4 至 1.8 倍（bèi）的低速轉矩。

2.雙極型接線：效率能改善2倍。市場（chǎng）上很容易買到兩相單（dān）極型或（huò）雙極型步進電機，但雙極型的驅動功（gōng）率管比單極型的多。

步進電機在高速時增加轉（zhuǎn）矩的方法

1.降低匝數，使L減小：在電機廠商的標準產品中選擇（zé）電感 L小的，額定電流會變大。下圖為保持低速（sù）時輸入相同，改變繞組（zǔ）匝數的兩相HB 型步進電機的速（sù）度- 轉矩特性的比較。在高速時，額定電（diàn）流越大（安匝數（shù）相同，匝數少），電機轉矩越大（電機為兩（liǎng）相、HB型、 1. 8 °、 56mm、長54mm）。

2.永（yǒng）久磁鐵的磁通要小（xiǎo）：如生產廠家（jiā）無法減小永久磁鐵，可以（yǐ）增加氣隙，使高（gāo）速時降低反電勢，增（zēng）加電流，使轉矩增大，使速（sù）度-轉矩特（tè）性從低速到高速變成一條直線，提（tí）高（gāo）高速時的轉矩，同時響應頻率也增加。

3.選擇步距角大的電機：使高速時的轉矩得到有效的提高，請參考《電機選擇：從轉速來選用步進電機》中（zhōng）步距角0.6°和 1.2°的轉矩曲線（xiàn）。

十、如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲？

步進（jìn）電機低速轉動時振（zhèn）動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用（yòng）以下方案來克服：

A、如步進電機正好工（gōng）作在共（gòng）振區，可（kě）通過（guò）改變減速（sù）比提（tí）高步進電（diàn）機運行速（sù）度。

B、采用（yòng）帶有細分功（gōng）能的驅動器，這是最常用的，最簡便的方法。因（yīn）為（wéi）細（xì）分型（xíng）驅動器電機的相電流變流（liú）較半（bàn）步（bù）型平緩。

C、換成步距角更（gèng）小的步進電機，如三相或五相步進電（diàn）機（jī），或兩相細分型步進電機。

D、換成直流或交流伺（sì）服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高。

E、在電機軸（zhóu）上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。

十一、細分驅動器的細分數是否（fǒu）能（néng）代表精度？

步進電（diàn）機的細（xì）分技術實質上是一種（zhǒng）電（diàn）子阻尼技（jì）術（shù）（請參考有關文獻），其主要目的是（shì）減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度隻是細分技術的一個附帶功（gōng）能。比如對於（yú）步進（jìn）角為1.8度的兩相混合（hé）式步進電機，如果細分（fèn）驅（qū）動器的細分數設置為４，那麽（me）電機的運轉分辨率為每個脈衝0.45度，電機的精度能否達到或接近0.45度，還（hái）取決於細（xì）分驅動器的細分電流控製精度等其它因素（sù）。不同廠家的細分驅動器精度可能（néng）差別很（hěn）大；細分數越大精度越難控製。普通的開環步（bù）進電機實際是無法分辨這個精（jīng）度的。高的細分隻能（néng）保證運行平滑，減少振動和噪音。如果對平穩性和精度要求（qiú）不高，但對轉速要求很高的話。建議用中（zhōng）低細分（fèn）確保每秒發出的脈衝數能（néng）滿足速度需要。且（qiě）在實際使用時，如（rú）果轉速很低情況下，應該選高細分（fèn），確（què）保平滑，減少振動和噪（zào）音。

十二、四（sì）相驅動（dòng）合式步進（jìn）電機與驅動器的串聯接法和並聯接法有什麽區別？

四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串聯接法或並聯接（jiē）法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般（bān）在（zài）電機轉速（sù）較低的（de）場合使用。此時（shí）需要的驅動器輸（shū）出電流為電機相（xiàng）電（diàn）流的0.7倍，因而電機發熱小；並聯接法一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機（jī）相電流的1.4倍，因而電機發熱較大。

十三、如何確定步進電機驅動器直流供電電源（yuán）？

A、供電電源供電電壓的（de）確定混合式步進電機驅動器的供電電（diàn）源電壓一般是一個較寬的範圍（比如ＩＭ４８３的供（gòng）電電壓（yā）為（wéi）１２－４８ＶＤＣ），電（diàn）源（yuán）電壓通常根據電機的工作（zuò）轉速和響應要求來選擇。如果電機工（gōng）作（zuò）轉速較高或（huò）響（xiǎng）應（yīng）要求較快，那麽電壓取（qǔ）值也高（gāo），但注意電源電壓的紋波不（bú）能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動器。如果電機工作轉速較低，則可以考慮電壓（yā）選取較低值。

B、供電電（diàn）源輸出電（diàn）流的確定供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流Ｉ來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取（qǔ）Ｉ的1.1-1.3倍；如（rú）果采用開關電源，電源電流一般可取Ｉ的（de）1.5-2.0倍。如果一個供電源同時給（gěi）幾個驅動（dòng）器供（gòng）電，則應考慮供電電源的電流應適當加倍。

十四、混合式步進電機驅動（dòng）器（qì）的使能信號MF(Ena)一般在什麽情況下（xià）使用？

當接入使（shǐ）能信號或者MF(Ena)為低（dī）電平時，驅動器輸出到電機的電流（liú）被切斷，電機轉子處於自由狀態（脫機狀態）。在有些自動化設備中（zhōng），如果在驅動器不斷電的情況下要求可（kě）以用手動直接轉動電機軸，就可（kě）以（yǐ）接入使能信號或者將 MF(Ena)置低，使電機脫機，進行手動操作或調節。手動（dòng）完成後（hòu），再斷開使能信號或者將（jiāng）MF(Ena)信號置高，以繼（jì）續自動控製。

十五、如何（hé）用簡單的方法調整兩相步進電（diàn）機（jī）通電後的轉動方向？

隻需將電機與驅動器接線的Ａ+和A-（或者B+和B-)對調（diào）即可。

十六、對（duì）IP的含義的解釋如下

IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防護等級係統（tǒng）是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所（suǒ）起草。將電器依（yī）其防塵防濕（shī）氣之特（tè）性加以分級（jí）。這裏所指的（de）外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內之（zhī）帶電部分，以免觸電。IP防護等級是由兩（liǎng）個數字所組成，第1個數字（zì）表示電器離（lí）塵、防止外物（wù）侵入的等級，第2個數字表示電（diàn）器防濕氣、防水侵入（rù）的密閉程度，婁字越大表示其防護（hù）等級越高，兩（liǎng）個標示數字所表示的防護等（děng）級如表一及表（biǎo）二。

表一：第（dì）一（yī）個標示特性號碼（mǎ）（數字（zì））所指的防護程度

防護等級	簡稱	定義
0	無防護	對外界的人或物無特殊的防護
1	防護大於50mm的固體	防止人體（如手掌）因意（yì）外而接觸（chù）到（dào）電（diàn）器內部的零件，防止較大尺寸（直徑大於50mm）的外物侵入
2	防護（hù）大於2mm的固體	防止人的手指接觸到電器內部（bù）的零件，防止中等尺寸（直徑大於12.5mm）的（de）外物侵入
3	防護大（dà）於2.5mm的固體	防（fáng）止直徑或厚度大於2.5mm的工具、電線（xiàn）及類似的小型外物侵入而接觸到電器內部（bù）的零件
4	防護大於1mm的固體	防止直徑或厚度大（dà）於（yú）1.0mm的工具、電線及類似的小型外物侵（qīn）入（rù）而接觸（chù）到電器內部的零件
5	防塵	完全（quán）防止（zhǐ）外物侵（qīn）入，雖不能完全防止灰塵侵（qīn）入，但灰塵的侵（qīn）入量不會（huì）影響電器的正常運作
6	塵密	完全防止外物及灰塵侵入

表二：第二個標示特性號碼（數字）所指的防護程度

防護等級	簡稱	定義
0	無防護	對水或濕氣無特殊的防護
1	防止水滴浸入（rù）	垂直落下的水滴（如凝結水）不（bú）會對電器（qì）造成損壞
2	傾斜15度時，仍可防止水滴浸入	當電（diàn）器由垂直傾斜至15度時，滴水不會對電器造成損壞
3	防止噴灑的水浸入	防（fáng）雨或防止與垂直的夾角小於60度的方向所噴灑的水侵入電器而造（zào）成（chéng）損壞
4	防止（zhǐ）飛濺的水浸入	防止各個方向飛濺而來的水侵入（rù）電器而造成損壞
5	防止噴射的水浸（jìn）入	防持續至少3分鍾的低壓噴水
6	防止大浪的水（shuǐ）浸入	防持續至少3分鍾的大量噴水
7	防止浸水時水的浸入	在深達1米的水中防30分鍾（zhōng）的浸泡影響
8	防止沉沒時水的浸入	在（zài）深度超過1米（mǐ）的水中防持續浸泡影響。準確的條（tiáo）件由（yóu）製造商針對（duì）各設備指（zhǐ）定。

十七、什麽是電機絕緣（yuán）等級？

表示電機所用的絕緣材料及絕緣（yuán）結構（gòu），允許工作的最高（gāo）溫度。電機絕緣結構耐熱等級分為5等，如下表：

絕緣（yuán）等級	A	E	B	F	H
允（yǔn）許最高溫（wēn）度	105	120	130	155	180

注：工業用的伺服電（diàn）機或步進（jìn）電機（jī），一般的絕緣等級（jí）為B級。

十八、美製電線標準AWG與公製、英製單位對照

在（zài）硬件設計（jì）和線纜選型（xíng）過程中，我們經常會碰到諸如16AWG、18AWG、24AWG、26AWG等等表示（shì）電纜直徑的（de）方法。實際上AWG(American Wire Gauge)是美製電線標準的簡稱，AWG值是導線厚度（以英寸計）的（de）函（hán）數（shù）。一般以下表表示AWG與公（gōng）製、英製單位的對照。其中，4/0表示0000，3/0表示（shì）000，2/0表示00，1/0表示0。例如，常用（yòng）的電話線直徑為（wéi）26AWG，約為0.4mm。

AWG	外徑	截麵（miàn）積（mm²）	電阻值（W/Km）	AWG		外徑		截麵積（mm²）	電阻值（W/Km）
AWG	公製mm	截麵（miàn）積（mm²）	電阻值（W/Km）	AWG	英製inch	公製mm	英製inch	截麵積（mm²）	電阻值（W/Km）
4/0	11.68	0.46	107.22	0.17	22	0.643	0.0253	0.3247	54.3
3/0	10.40	0.4096	85.01	0.21	23	0.574	0.0226	0.2588	48.5
2/0	9.27	0.3648	67.43	0.26	24	0.511	0.0201	0.2047	89.4
1/0	8.25	0.3249	53.49	0.33	25	0.44	0.0179	0.1624	79.6
1	7.35	0.2893	42.41	0.42	26	0.404	0.0159	0.1281	143
2	6.54	0.2576	33.62	0.53	27	0.361	0.0142	0.1021	128
3	5.83	0.2294	26.67	0.66	28	0.32	0.0126	0.0804	227
4	5.19	0.2043	21.15	0.84	29	0.287	0.0113	0.0647	289
5	4.62	0.1819	16.77	1.06	30	0.254	0.0100	0.0507	361
6	4.11	0.1620	13.30	1.33	31	0.226	0.0089	0.0401	321
7	3.67	0.1443	10.55	1.68	32	0.203	0.0080	0.0316	583
8	3.26	0.1285	8.37	2.11	33	0.18	0.0071	0.0255	944
9	2.91	0.1144	6.63	2.67	34	0.16	0.0063	0.0201	956
10	2.59	0.1019	5.26	3.36	35	0.142	0.0056	0.0169	1,200
11	2.30	0.0907	4.17	4.24	36	0.127	0.0050	0.0127	1,530
12	2.05	0.0808	3.332	5.31	37	0.114	0.0045	0.0098	1,377
13	1.82	0.0720	2.627	6.69	38	0.102	0.0040	0.0081	2,400
14	1.63	0.0641	2.075	8.45	39	0.089	0.0035	0.0062	2,100
15	1.45	0.0571	1.646	10.6	40	0.079	0.0031	0.0049	4,080
16	1.29	0.0508	1.318	13.5	41	0.071	0.0028	0.0040	3,685
17	1.15	0.0453	1.026	16.3	42	0.064	0.0025	0.0032	6,300
18	1.02	0.0403	0.8107	21.4	43	0.056	0.0022	0.0025	5,544
19	0.912	0.0359	0.5667	26.9	44	0.051	0.0020	0.0020	10,200
20	0.813	0.0320	0.5189	33.9	45	0.046	0.0018	0.0016	9,180
21	0.724	0.0285	0.4116	42.7	46	0.041	0.0016	0.0013	16,300