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步進電機-常見（jiàn）問（wèn）題

返回列表 來源：發布日期（qī）： 2018.07.13

一、什麽是步進電機？在何種情況下（xià）該使用步進電機?

步進電機是一種將電脈衝轉（zhuǎn）化為角位移（yí）的執行機構。通（tōng）俗一點（diǎn）講：當步進驅動（dòng）器接收到一個脈衝信號，它（tā）就驅動步進（jìn）電（diàn）機按設定的方向（xiàng）轉動一個固定的（de）角度（及步進角）。

您（nín）可以（yǐ）通過控製脈衝個數來控製角（jiǎo）位移（yí）量，從而達到準確定（dìng）位的目（mù）的；同時您可以（yǐ）通過控（kòng）製脈衝頻（pín）率來控製電機轉動的速度和加速度，從而達調速的目的。因此在需（xū）要準確定位或調速控製（zhì）時（shí）均可考慮使用步進電機。

二、步進電（diàn）機分哪幾種？有什麽區別？

步進電機分三種：永磁式（ＰＭ），反應式（ＶＲ）和混合式（ＨＢ）

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

反應式步進（jìn）一般（bān）為（wéi）三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲（shēng）和振動都很大。在歐美等發達國（guó）家８０年代已（yǐ）被淘汰。（步距角小，運行（háng）頻（pín）率高）

混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相（xiàng）四相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應用（yòng）最為廣泛，發展最快（kuài）。（本司的電機幾乎（hū）都為混合式）

三、什麽是保持轉矩(HOLDING TORQUE）？

保持轉矩（ＨＯＬＤＩＮＧ　ＴＯＲＱＵＥ)是指步進電機通電但沒有轉動（dòng）時，定子（zǐ）鎖住轉（zhuǎn）子的（de）力矩。它是步進電機（jī）最重要（yào）的參數之一（yī），通常步進電機（jī）在低速時的力矩接近保持轉矩。保持轉矩越大則電機（jī）帶負載能力越強。由（yóu）於步進電機的（de）輸出力矩隨速度的增大而（ér）不斷衰減，輸出功率也隨速（sù）度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機重要（yào）的參數之一（yī）。比如，當人們說（shuō）2N.M的步進電機，在沒有特（tè）殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.M的步進（jìn）電機。

四、步進電機（jī）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，恒壓驅動已近淘汰，目前普遍使用恒流驅動。

五、步進電機精度為多少？是否累積（jī）？

一般步進電機的精度為步進角的3-5%。步（bù）進電機單步的偏（piān）差（chà）並不會影響（xiǎng）到下（xià）一步的精度因此步進電機精度不累積。

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（huì）使電（diàn）機的磁性材料（liào）退磁，從而導致（zhì）力（lì）矩下降甚至於丟失。因此電機外表允許的最高溫度應取（qǔ）決於不同電機磁性材料的退磁點；一般（bān）來說，磁性材料的退磁點都在攝氏１３０度以上，因此步進（jìn）電機外表溫度在（zài）攝氏８０－９０度完全正常。

七、為什麽步進電機的力矩會隨轉速升高而下降？

當步進電（diàn）機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向（xiàng）電動勢；頻率越高，反向電動勢越大（dà）。在它的作（zuò）用下，電機（jī）隨頻率（或速度）的增大而相電流（liú）減小，從而導致力（lì）矩（jǔ）下降。

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

步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在（zài）空載情況下能夠正常啟動（dòng）的脈衝頻（pín）率，如果脈衝頻率高於該值，電機不能正常啟動，可（kě）能（néng）發生丟步或堵（dǔ）轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈衝頻（pín）率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然後按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升（shēng）到高速）。我們建議空載啟動頻率（lǜ）選定為電機運轉一圈所需脈衝數的２倍。

九、步進電機增加轉矩的方法（fǎ）？

A. 加減速器（qì）可以有效地增大轉（zhuǎn）矩

B. 三相的比兩相的精度高，兩相的比三相的力矩大。

步進電機（jī）在低（dī）速時增加轉矩（jǔ）的方法

1.選擇步距角小的步進電（diàn）機：在低速（sù）時轉矩隨（suí）轉子齒數增加而變大（dà）。選擇（zé）步距角小的步進電（diàn）機能獲得（dé）高轉（zhuǎn）矩。實際上HB型轉子齒數如為 50齒，永久磁鐵的漏磁將增加，但不會成比例，此結論在100 齒以下（xià）均有效（xiào）。三（sān）相HB 型步進（jìn）電（diàn）機從1.2°（轉子50 齒）改為 0.6°（轉子100齒（chǐ）），約增加 1.4 至 1.8 倍的低速轉矩。

2.雙極型接線：效率（lǜ）能改善2倍。市場上很容易買到兩相單極型（xíng）或雙極型步進電機，但雙極型的驅動（dòng）功率管比單極型的（de）多。

步進電機在高速時增加轉矩的方法

1.降低匝數，使L減小：在電機廠商的標準產品中選擇電感 L小的，額定電流會變大。下圖為保持低速時輸入相同，改變繞組匝數的兩相HB 型步（bù）進電機的速度- 轉矩特（tè）性的比較。在高速時，額（é）定電流越大（安匝數相同，匝數少），電機（jī）轉矩越大（電機為兩相、HB型、 1. 8 °、 56mm、長54mm）。

2.永久磁鐵的磁通要小：如生產廠（chǎng）家無（wú）法減（jiǎn）小永久磁鐵，可以增加氣隙，使高速時（shí）降低反電（diàn）勢，增加電流，使轉矩增大，使速（sù）度-轉矩特（tè）性從低速（sù）到高速變成一條（tiáo）直線，提高高速時的轉矩，同時響應頻率也增加。

3.選擇步距角大（dà）的電機：使高（gāo）速時的（de）轉矩得到（dào）有效的提高，請參考《電機選擇：從轉（zhuǎn）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（dòng）和噪聲？

步（bù）進電機低速轉動時振動和噪（zào）聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服（fú）：

A、如步進電機正（zhèng）好工（gōng）作在共振區（qū），可通過改變減速（sù）比提高步進電機運行速度。

B、采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的，最簡便的方法。因為（wéi）細分型驅動器電機的相電流（liú）變流較半步型平緩。

C、換成步（bù）距角更小的（de）步（bù）進電機，如三相或五相步進（jìn）電機，或兩相細分型步進電機。

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

E、在電機軸上加磁性阻尼器，市（shì）場上已有這種（zhǒng）產（chǎn）品，但機械結構改變較（jiào）大。

十一、細分驅動器的細分數是否能代表精度（dù）？

步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請（qǐng）參（cān）考有關文獻），其主要（yào）目的是減弱或消除步（bù）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能。比（bǐ）如對於（yú）步進角為1.8度的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為４，那麽電機的運轉（zhuǎn）分辨率為每個脈衝0.45度，電機（jī）的精度能否達（dá）到或接近0.45度，還取決於細（xì）分驅動器的細分電流控製精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大（dà）；細分數越大精度越難控製。普（pǔ）通的（de）開環步（bù）進電機實際是無法分辨這個精度的。高（gāo）的細分隻能保證運行平（píng）滑，減（jiǎn）少振動和噪音。如（rú）果對平穩性和精度要（yào）求不高，但對（duì）轉速要求很（hěn）高的話。建議用中低細分確保每秒發出的脈衝數能滿足速度需要。且在實際使用時，如果轉（zhuǎn）速（sù）很低情況下，應該選高細分，確保平滑（huá），減少振動和噪音。

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

四相混合式步（bù）進（jìn）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法（fǎ）將四相電（diàn）機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速（sù）較低（dī）的場（chǎng）合使用。此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而（ér）電機發熱小；並聯接（jiē）法一般在電機轉（zhuǎn）速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動（dòng）器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發熱（rè）較大。

十三、如何確定步進電機驅動器直流供電電源？

A、供電電源供電電壓的確定混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一（yī）般是一個較（jiào）寬（kuān）的範圍（比如ＩＭ４８３的（de）供電電壓為１２－４８ＶＤＣ），電（diàn）源電壓通常根據電機的工（gōng）作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那麽電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓，否則可（kě）能（néng）損壞驅動器（qì）。如果（guǒ）電機工（gōng）作轉速較（jiào）低，則可以考慮電壓選取較低值。

B、供電電源輸（shū）出電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（de）1.5-2.0倍。如果一個供電源同時給幾個驅動器供電，則應考慮供電電源的電流應適當加倍（bèi）。

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

當接入使能信號或者MF(Ena)為低電平時，驅（qū）動器輸出到電機的電流被切斷，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（guǒ）在驅動器不斷電的情況下要求可以（yǐ）用手動直接（jiē）轉動電機軸，就可以接入（rù）使能信號或者將 MF(Ena)置低，使電機脫機，進行手動操作或（huò）調節。手動（dòng）完成後，再斷開使能信號或者將（jiāng）MF(Ena)信號置高（gāo），以繼續自動控製。

十五（wǔ）、如（rú）何用簡單的方法調整兩相步進電（diàn）機通電後的轉動方向？

隻需將電機與驅動器接線的Ａ+和A-（或者B+和（hé）B-)對調即可。

十六、對IP的（de）含義（yì）的解釋如下

IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防護等級係（xì）統是由（yóu）IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。將（jiāng）電（diàn）器依其（qí）防塵防濕氣之特性加以分級。這裏所指的外物含工具（jù），人的手指等均（jun1）不可接（jiē）觸（chù）到電器內之帶電部（bù）分，以免觸（chù）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個數字表示電器防濕氣、防水（shuǐ）侵入的密閉程度，婁字越（yuè）大表示其防護等級越高，兩個標示數字所表示的防護等級如表一及表（biǎo）二。

表一：第一個標示（shì）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（duì）外界的（de）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）因意外而接（jiē）觸（chù）到電器內（nèi）部的（de）零件，防止（zhǐ）較大尺寸（直徑大於50mm）的外物（wù）侵入
2	防護大於2mm的（de）固體	防（fáng）止人的（de）手（shǒu）指接（jiē）觸到電器內部的零件，防止中等尺寸（直徑大於12.5mm）的（de）外物侵入
3	防（fáng）護（hù）大於2.5mm的固體	防止直徑或厚度（dù）大於2.5mm的（de）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
4	防護大於1mm的固體	防止直徑或厚度大於1.0mm的工具（jù）、電線及類似的小型（xíng）外物侵入而（ér）接觸到電器內部的零件（jiàn）
5	防塵	完全防止外物侵入，雖不（bú）能完全防止灰塵侵入，但灰塵的侵入（rù）量（liàng）不（bú）會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（biāo）示特性（xìng）號碼（數字）所指（zhǐ）的防護（hù）程度

防護等級	簡稱	定義
0	無防護	對（duì）水或濕氣無特殊的防（fáng）護
1	防止水滴浸入	垂直落下（xià）的（de）水滴（如凝結水）不會對電器造成損壞
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（dī）水（shuǐ）不會對電器造成損壞
3	防止噴灑（sǎ）的水浸入	防雨或防止與垂（chuí）直的夾角小（xiǎo）於60度的方向所噴灑的水侵（qīn）入電（diàn）器而造成損壞
4	防止飛濺的水（shuǐ）浸入	防止各個（gè）方向飛（fēi）濺而來的水侵入電器而（ér）造成（chéng）損壞
5	防止噴射的水浸入	防持（chí）續至少3分鍾（zhōng）的低壓噴（pēn）水
6	防止大浪的水浸入	防持續至少3分鍾的大量噴水
7	防止浸水（shuǐ）時（shí）水的浸入	在深達（dá）1米的水中防30分鍾的浸泡影響
8	防止沉（chén）沒時水的浸入	在深度超（chāo）過1米的水中防持續浸泡影響。準確的條件由製造商針對各設備指定。

十七（qī）、什麽是電機絕緣等級（jí）？

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

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

注（zhù）：工業（yè）用的伺服（fú）電機或（huò）步進電機，一般的絕緣等級為B級。

十八、美製（zhì）電線標準AWG與公製、英製單位對照

在硬件設計和線纜選型（xíng）過程中，我們經常會碰到諸（zhū）如16AWG、18AWG、24AWG、26AWG等等（děng）表示電纜直徑的方法。實際上AWG(American Wire Gauge)是美製電線標準的簡（jiǎn）稱，AWG值（zhí）是導線（xiàn）厚（hòu）度（以英寸計）的函數。一般以下表表示AWG與（yǔ）公製、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		截麵積（jī）（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mm	英製inch	截麵積（jī）（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