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步進電機-常見（jiàn）問（wèn）題

返回列（liè）表 來源：發布日期： 2018.07.13

一、什麽是步進電機？在何種情況下該使用（yòng）步進電機?

步進電機是一種將電脈衝轉化（huà）為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器（qì）接收到（dào）一個脈衝信號，它就驅動步（bù）進電機（jī）按設定的（de）方向轉動一（yī）個固定的角度（及步（bù）進角）。

您可以通過控製脈衝（chōng）個數來控製角位移量（liàng），從而達（dá）到準確定位（wèi）的目的；同時您可以通過控製脈衝頻率來控製電機轉動的速度和（hé）加速度，從而達調速的目的。因此在需要準確定位或（huò）調速控製時均（jun1）可考（kǎo）慮使用步進（jìn）電機。

二、步進電機分（fèn）哪幾種（zhǒng）？有什麽區別（bié）？

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

永磁式步進一般（bān）為兩相，轉矩和體積較小，步進（jìn）角一般為7.5度（dù）或15度；（消耗（hào）功率小）

反應式步進一般為三相，可（kě）實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美（měi）等發達國家８０年代已被淘汰。（步距角小（xiǎo），運行頻率高）

混（hún）合式步進（jìn）是指混合了永磁（cí）式和反應式的優點。它又分為兩相四相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五（wǔ）相步（bù）進角一般（bān）為0.72度。這種步進（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）

三、什麽是保持（chí）轉矩（jǔ）(HOLDING TORQUE）？

保持轉矩（ＨＯＬＤＩＮＧ　ＴＯＲＱＵＥ)是指步進電機（jī）通電但沒有轉動時，定子鎖（suǒ）住轉子的力矩（jǔ）。它是（shì）步進電機最重要的（de）參數之一，通常步進電機在（zài）低速時的力矩接近保持轉矩。保持轉矩越大則電機帶負（fù）載能力越強。由於步進電機的輸出力矩隨速度的（de）增大而不斷衰減，輸出功率（lǜ）也隨速度的增大而變化（huà），所以保持轉矩就成為（wéi）了衡量步（bù）進電機重要的參數之一。比如，當人們說2N.M的步進電機，在（zài）沒（méi）有特殊說明的情況下是指保持（chí）轉矩（jǔ）為2N.M的步進電機（jī）。

四、步進電（diàn）機的驅（qū）動（dòng）方式有幾種？

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

五、步進電機精度為（wéi）多少？是否累積？

一般步進電機（jī）的精度為步進角的3-5%。步（bù）進（jìn）電機單（dān）步的偏差並不會影響到（dào）下一步的精（jīng）度因此步（bù）進電機（jī）精度不累積。

六、步進電機的（de）外表溫度允許達到多少？

步（bù）進電機（jī）溫度（dù）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決於不同電機磁（cí）性材料的退（tuì）磁點；一般來說，磁性材料的退磁點都在攝氏（shì）１３０度以（yǐ）上，因此步進電機外（wài）表溫度在攝氏８０－９０度完全正（zhèng）常。

七、為什麽步（bù）進電機的力矩會隨轉速（sù）升高（gāo）而下降？

當步進電機轉動時，電機各相繞組的電（diàn）感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相（xiàng）電流減小，從而導致力矩下降。

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

步進電機有一（yī）個技術參數：空載啟動頻率，即步（bù）進電機在空（kōng）載情況下能夠正常啟動的脈衝頻率，如果脈衝頻率高於該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步（bù）或堵轉。在有負載的情況下，啟動（dòng）頻（pín）率應更（gèng）低。如果要使電機達到（dào）高速轉動，脈衝頻率應該有加速過程（chéng），即啟動頻（pín）率（lǜ）較低，然（rán）後按一定（dìng）加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。我們建議空載啟動頻率選定為電機（jī）運轉一（yī）圈所需脈衝數的２倍。

九、步進電機增加轉矩的方法？

A. 加減速器可（kě）以有效地增大轉矩

B. 三相的（de）比兩相的精度高，兩相的比三（sān）相的力矩大。

步進電機在低速時增加轉矩的方法

1.選擇步距角小的步進電機：在低速時轉矩隨轉子齒數增加而變大。選擇步距角小的步進電機能獲得高（gāo）轉矩。實際上HB型轉子齒數如為 50齒，永久磁鐵的漏（lòu）磁將增加，但不（bú）會成比例（lì），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 倍的低速轉矩。

2.雙極型接線：效率能改善（shàn）2倍。市（shì）場上（shàng）很容易買到兩相單極型或雙極型步進電機，但雙（shuāng）極型的驅動功率管比單極型的多。

步進電機在高速時增加轉矩的方（fāng）法

1.降低（dī）匝數，使L減小：在（zài）電機廠（chǎng）商（shāng）的標（biāo）準產品（pǐn）中選擇電感 L小的，額定電流會變大。下（xià）圖為保持低速時（shí）輸入相同，改變（biàn）繞組匝（zā）數的兩相HB 型（xíng）步（bù）進電機的速度- 轉矩特性（xìng）的比較。在高速時，額定電流越（yuè）大（安匝數相同，匝數少），電（diàn）機轉矩越（yuè）大（電機為兩相、HB型（xíng）、 1. 8 °、 56mm、長（zhǎng）54mm）。

2.永久磁鐵的磁通要小：如（rú）生產廠家無法減小永久磁（cí）鐵，可以增（zēng）加氣隙，使高速時降低反電勢，增加電流，使（shǐ）轉矩（jǔ）增大，使速度-轉矩特（tè）性從低速到高速變成一條直線，提高高速時的轉矩，同時響（xiǎng）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（de）提高（gāo），請參考《電機選擇（zé）：從轉速來選用步進電機》中步距角0.6°和 1.2°的轉矩曲線。

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？

步進電機（jī）低速轉動時振動和噪聲大是其（qí）固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：

A、如步進電機正好工作（zuò）在共振區，可通過改變減速比提高步進電機運行速度。

B、采用帶有（yǒu）細（xì）分功能的（de）驅動器（qì），這是最（zuì）常用的，最簡便的方法。因為細分型驅動器電機的相電流變流較（jiào）半步型（xíng）平緩。

C、換成步距角更小的步進電機，如三（sān）相或五相步進電機，或兩相（xiàng）細分型步進（jìn）電機。

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

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

十一、細分驅動（dòng）器的細分數是否能代表精度？

步（bù）進電機的細分技術實質上是一（yī）種電子阻（zǔ）尼技術（請（qǐng）參考有關（guān）文獻），其主要目的是減（jiǎn）弱或消除步進電機的低頻振動（dòng），提高電（diàn）機的運（yùn）轉（zhuǎn）精度隻是細分技術（shù）的一個附帶功（gōng）能。比如對於步進角為1.8度的（de）兩相混合式步進電機，如果細（xì）分驅動器的（de）細分數設置為４，那麽（me）電機的（de）運轉分辨率為每個脈衝0.45度，電機的（de）精度能否達到或接近0.45度，還取決於細分驅動器的細分電流控製精度等其它（tā）因素。不同廠家的細分驅動器精度（dù）可能差別很大；細分數越大精度（dù）越難控製。普通的開環步進電機實際是無法分辨這個精度的。高的細分隻能保證運行平滑，減少振動和噪音。如果對平穩性和精度要求不高，但對轉速要求很高的話。建議用中低細分確保每秒（miǎo）發出（chū）的脈衝數能滿足速度需要。且在（zài）實際使（shǐ）用時，如（rú）果轉速很（hěn）低情況下，應該選高細分，確保平滑，減少振動和噪音。

十二、四相驅動（dòng）合式步進電機與（yǔ）驅動器的串聯接法和並聯（lián）接法有什麽區別？

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

A、供電電源供電電壓（yā）的確定混合式步進電機驅動（dòng）器的（de）供電電源電壓一般是一（yī）個較寬的範圍（比（bǐ）如ＩＭ４８３的（de）供電電（diàn）壓為１２－４８ＶＤＣ），電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求（qiú）來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那（nà）麽電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的（de）最大輸入電壓，否則可能損壞驅動（dòng）器。如果電機工作轉速較低，則可以考慮電壓選取較低值。

B、供（gòng）電電源輸出電流的確定供電電（diàn）源電流一般根據驅動（dòng）器的輸（shū）出相電流Ｉ來確定。如果（guǒ）采用線性電源，電源電流一（yī）般可取（qǔ）Ｉ的1.1-1.3倍；如果采用開關電源，電源電流一般可取Ｉ的1.5-2.0倍。如果一個供電源同時給幾（jǐ）個驅（qū）動（dòng）器供電，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器的使能信號MF(Ena)一般在什麽情況下使用？

當接入使能信號或者MF(Ena)為低電平（píng）時，驅動器（qì）輸出到電機的（de）電流被切斷，電機轉（zhuǎn）子處於自由狀態（脫機狀態）。在有些自動化設備中，如果在驅（qū）動器（qì）不斷電的情況（kuàng）下要求（qiú）可以用手動直接轉動電（diàn）機軸，就可以接入使能信號或（huò）者將 MF(Ena)置低，使電機脫機，進行手動操作或調節。手（shǒu）動完（wán）成後，再斷開使能信號或者將MF(Ena)信號置高，以繼續（xù）自動控製。

十五、如何用簡單的方法調整兩（liǎng）相步進電機（jī）通電後的轉動方向？

隻需將電機與驅動器接（jiē）線的Ａ+和A-（或者B+和B-)對調即可。

十六、對（duì）IP的含義的解釋如（rú）下（xià）

IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防護等級係統是（shì）由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。將電器依其防（fáng）塵防濕氣之特性加以（yǐ）分（fèn）級。這裏（lǐ）所指的外（wài）物含工（gōng）具，人的手指（zhǐ）等（děng）均（jun1）不可接觸到電器內之帶電部（bù）分，以免觸電。IP防護等級是由兩個數字所組成，第1個數字表示電器離塵、防止外物侵入的等級，第2個數字（zì）表示電器防濕氣、防水（shuǐ）侵入的密閉程（chéng）度，婁字（zì）越大表示其防護等級越高，兩個標（biāo）示（shì）數字所表（biǎo）示的防（fáng）護等級如表一及表二。

表（biǎo）一：第一個標示特性號（hào）碼（數（shù）字）所指的防護（hù）程度

防護（hù）等級	簡（jiǎn）稱（chēng）	定義
0	無防護	對外界的人或物無特殊的防護
1	防護（hù）大於50mm的（de）固體	防（fáng）止人體（如手掌）因意外而（ér）接（jiē）觸到電器內部的（de）零件，防止較大尺（chǐ）寸（直徑大於（yú）50mm）的外物侵入
2	防（fáng）護大於2mm的固體	防止人的手指接觸到電器內部（bù）的零件，防止中（zhōng）等尺寸（直徑大於12.5mm）的外物（wù）侵入
3	防護（hù）大於2.5mm的固體	防止直徑或厚度大於2.5mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到（dào）電器內部的零件
4	防護大於1mm的固體	防止直徑或厚（hòu）度大於1.0mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到電器內部的零件
5	防塵	完全防（fáng）止外物侵入，雖不（bú）能完全防止灰塵侵入，但灰塵的侵入量不會影響電器的正常運作
6	塵（chén）密（mì）	完全防止外物及灰塵侵入

表二：第二個標示特性號碼（數（shù）字）所指的防護程度

防護等級	簡稱	定義
0	無（wú）防護（hù）	對水或濕氣（qì）無（wú）特殊的防護
1	防止水滴浸入	垂直落下的水滴（如凝結水）不（bú）會對（duì）電器造成損壞
2	傾斜15度時，仍可防止（zhǐ）水滴浸入	當電器由垂直傾斜至15度時，滴水不會對電器造成損壞
3	防止（zhǐ）噴（pēn）灑的水浸入	防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成損壞
4	防止飛濺的水浸入	防止各個方向飛濺而（ér）來的水侵入（rù）電器而造成損壞
5	防止噴（pēn）射的水浸入	防持續至少（shǎo）3分鍾的低壓噴水
6	防止大浪的水浸入	防持續至少3分鍾（zhōng）的大量噴水
7	防（fáng）止浸水時水的浸入（rù）	在深達1米的水中防30分鍾的浸泡影響
8	防止沉沒時水的浸入（rù）	在深度超過（guò）1米（mǐ）的（de）水中防持續浸泡影響。準確的條件（jiàn）由製造商（shāng）針對（duì）各設備指（zhǐ）定。

十七、什麽是電機絕緣等級？

表示（shì）電機所用的絕緣材料（liào）及絕緣結構，允許工作的最高溫度。電機絕緣結構耐熱等級分為5等，如下（xià）表（biǎo）：

絕緣等級	A	E	B	F	H
允許最高（gāo）溫度	105	120	130	155	180

注：工業用的伺服電機或步進電機，一般的絕緣等級為（wéi）B級（jí）。

十（shí）八、美製電線標準AWG與公製、英製單位（wèi）對照

在硬（yìng）件設計和線（xiàn）纜選型過程中，我們經常會（huì）碰到諸如16AWG、18AWG、24AWG、26AWG等等表示電纜直徑的方法。實際上AWG(American Wire Gauge)是美製電線標準（zhǔn）的簡稱，AWG值是導線厚度（以英（yīng）寸計）的函數。一般以下表（biǎo）表示（shì）AWG與（yǔ）公製（zhì）、英製單位的對照。其中，4/0表示0000，3/0表示000，2/0表示00，1/0表示0。例如，常用的電話線直徑為26AWG，約為0.4mm。

AWG	外徑	截麵積（mm²）	電阻值（W/Km）	AWG		外徑（jìng）		截麵積（mm²）	電阻值（W/Km）
AWG	公製mm	截麵積（mm²）	電阻值（W/Km）	AWG	英製inch	公製（zhì）mm	英製（zhì）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