步进电机应用知识

步进电机应⽤知识1、系统常识：

步进电机和步进电机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电机驱动系统的性能，不但取决于步进电机⾃⾝的性能，也取决于步进电机驱动器的优劣。对步进电机驱动器的研究⼏乎是与步进电机的研究同步进⾏的。2、系统概述：

步进电机是⼀种将电脉冲转化为⾓位移的执⾏元件。当步进电机驱动器接收到⼀个脉冲信号（来⾃控制器），它就驱动步进电机按设定的⽅向转动⼀个固定的⾓度(称为“步距⾓”)，它的旋转是以固定的⾓度⼀步⼀步运⾏的。3、系统控制：

步进电机不能直接接到直流或交流电源上⼯作，必须使⽤专⽤的驱动电源（步进电机驱动器）。控制器（脉冲信号发⽣器）可以通过控制脉冲的个数来控制⾓位移量，从⽽达到准确定位的⽬的；同时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。4、⽤途：

步进电机是⼀种控制⽤的特种电机，作为执⾏元件，是机电⼀体化的关键产品之⼀，随着微电⼦和计算机技术的发展（步进电机驱动器性能提⾼），步进电机的需求量与⽇俱增。步进电机在运⾏中精度没有积累误差的特点，使其⼴泛应⽤于各种⾃动化控制系统，特别是开环控制系统。5、步进电机按结构分类：

步进电机也叫脉冲电机，包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（P M）、混合式步进电机（HB）等。（1）反应式步进电机：

也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电机。其定⼦和转⼦均由软磁材料制成，定⼦上均匀分布的⼤磁极上装有多相励磁绕组，定、转⼦周边均匀分布⼩齿和槽，通电后利⽤磁导的变化产⽣转矩。⼀般为三、四、五、六相；可实现⼤转矩输出（消耗功率较⼤，电流最⾼可达20A，驱动电压较⾼）；步距⾓⼩（最⼩可做到六分之⼀度）；断电时⽆定位转矩；电机内阻尼较⼩，单步运⾏（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运⾏频率较⾼。（2）永磁式步进电机：

通常电机转⼦由永磁材料制成，软磁材料制成的定⼦上有多相励磁绕组，定、转⼦周边没有⼩齿和槽，通电后利⽤永磁体与定⼦电流磁场相互作⽤产⽣转矩。⼀般为两相或四相；输出转矩⼩（消耗功率较⼩，电流⼀般⼩于2A，驱动电压12V）；步距⾓⼤（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有⼀定的保持转矩；启动和运⾏频率较低。（3）混合式步进电机：

也叫永磁反应式、永磁感应式步进电机，混合了永磁式和反应式的优点。其定⼦和四相反应式步进电机没有区别（但同⼀相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产⽣的N、S极性必须相同），转⼦结构较为复杂（转⼦内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有⼩齿和槽）。⼀般为两相或四相；须供给正负脉冲信号；输出转矩较永磁式⼤（消耗功率相对较⼩）；步距⾓较永磁式⼩（⼀般为1.8度）；断电时⽆定位转矩；启动和运⾏频率较⾼；是⽬前发展较快的⼀种步进电机。6、步进电机按⼯作⽅式分类：可分为功率式和伺服式两种。

（1）功率式：输出转矩较⼤，能直接带动较⼤负载（⼀般使⽤反应式、混合式步进电机）。（2）伺服式：输出转矩较⼩，只能带动较⼩负载（⼀般使⽤永磁式、混合式步进电机）。7、步进电机的选择：

（1）⾸先选择类型，其次是具体的品种与型号。

（2）反应式、永磁式和混合式三种步进电机的性能指标、外形尺⼨、安装⽅法、脉冲电源种类和控制电路等都不同，价格差异也很⼤，选择时应综合考虑。

（3）具有控制集成电路的步进电机应优先考虑。8、步进电机的基本参数：

（1）电机固有步距⾓：

它表⽰控制系统每发⼀个步进脉冲信号，电机所转动的⾓度。电机出⼚时给出了⼀个步距⾓的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表⽰半步⼯作时为0.9°、整步⼯作时为1.8°），这个步距⾓可以称之为‘电机固有步距⾓’，它不⼀定是电机⼯作时的实际步距⾓，实际步距⾓和驱动器有关。（2）步进电机的相数：

是指电机内部的线圈组数，⽬前常⽤的有⼆相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距⾓也不同，⼀般⼆相电机的步距⾓为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。步进电机增加相数能提⾼性能，但步进电机的结构和驱动电源都会更复杂，成本也会增加。（3）保持转矩（HOLDING TORQUE）：

也叫最⼤静转矩，是在额定静态电流下施加在已通电的步进电机转轴上⽽不产⽣连续旋转的最⼤转矩。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）步距精度：

可以⽤定位误差来表⽰，也可以⽤步距⾓误差来表⽰。（5）矩⾓特性：

步进电机的转⼦离开平衡位置后所具有的恢复转矩，随着转⾓的偏移⽽变化。步进电机静转矩与失调⾓的关系称为矩⾓特性。（6）静态温升：

指电机静⽌不动时，按规定的运⾏⽅式中最多的相数通以额定静态电流，达到稳定的热平衡状态时的温升。（7）动态温升：

电机在某⼀频率下空载运⾏，按规定的运⾏时间进⾏⼯作，运⾏时间结束后电机所达到的温升叫动态温升。（8）转矩特性：

它表⽰电机转矩和单相通电时励磁电流的关系。（9）启动矩频特性：

启动频率与负载转矩的关系称为启动矩频特性。（10）运⾏矩频特性/惯频特性：略（11）升降频时间：

指电机从启动频率升到最⾼运⾏频率或从最⾼运⾏频率降到启动频率所需的时间。（12）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 TORQU E 在国内没有统⼀的翻译⽅式，容易产⽣误解；反应式步进电机的转⼦不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。9、步进电机的⼀些特点：

（1）步进电机没有积累误差：⼀般步进电机的精度为实际步距⾓的百分之三到五，且不累积。

（2）步进电机在⼯作时，脉冲信号按⼀定顺序轮流加到各相绕组上（由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的⽅式）。（3）即使是同⼀台步进电机，在使⽤不同驱动⽅案时，其矩频特性也相差很⼤。

（4）步进电机与其它电动机不同，其标称额定电压和额定电流只是参考值；⼜因为步进电机是以脉冲⽅式供电，电源电压是其最⾼电压，⽽不是平均电压，所以，步进电机可以超出其额定值范围⼯作。但选择时不应偏离额定值太远。

（5）步进电机外表允许的最⾼温度：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。

（6）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。（7）步进电机低速时可以正常运转,但若⾼于⼀定频率就⽆法启动,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）。

（8）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。（9）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。

（10）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。

（11）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。

（12）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。10、步进电机驱动器的⼀些特点：

（1）构成步进电机驱动器系统的专⽤集成电路：

A、脉冲分配器集成电路：如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM871 4等。B、包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路：如SGS公司的L297、L 6506等。

C、只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路：如⽇本新电元⼯业公司的MTD1110（四相斩波驱动）和MTD2001（两相、H桥、斩波驱动）。

D、将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路，如东芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。（2）“细分驱动”概述：概念：

将“电机固有步距⾓”细分成若⼲⼩步的驱动⽅法，称为细分驱动，细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本⾝⽆关。其原理是，让定⼦通电相电流并不⼀次升到位，⽽断电相电流并不⼀次降为0（绕组电流波形不再是近似⽅波，⽽是N级近似阶梯波），则定⼦绕组电流所产⽣的磁场合⼒，会使转⼦有N个新的平衡位置（形成N个步距⾓）。最新技术发展：

国内外对细分驱动技术的研究⼗分活跃，⾼性能的细分驱动电路，可以细分到上千甚⾄任意细分。⽬前已经能够做到通过复杂的计算使细分后的步距⾓均匀⼀致，⼤⼤提⾼了步进电机的脉冲分辨率，减⼩或消除了震荡、噪声和转矩波动，使步进电机更具有“类伺服”特性。

对实际步距⾓的作⽤：在没有细分驱动器时，⽤户主要靠选择不同相数的步进电机来满⾜⾃⼰对步距⾓的要求。如果使⽤细分驱动器，则⽤户只需在驱动器上改变细分数，就可以⼤幅度改变实际步距⾓，步进电机的‘相数’对改变实际步距⾓的作⽤⼏乎可以忽略不计。

采⽤细分技术与步进电机精度提⾼的关系：步进电机的细分技术实质上是⼀种电⼦阻尼技术，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。细分后电机运转时对每⼀个脉冲的分辨率提⾼了，但运转精度能否达到或接近脉冲分辨率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。

真正的细分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。国内有⼀些驱动器采⽤对电机相电流进⾏“平滑”处理来取代细分，属于“假细分”，“平滑”并不产⽣微步，会引起电机⼒矩的下降。真正的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。

⽣产⼚家对步进电机驱动系统的通俗表述如下：

步进电机是⼀个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置，与其匹配的驱动器共同组成⼀个可控的步进电机运动系统，具有良好的数据控制特性。在接受来⾃控制器（PLC、单⽚机等可编程处理器）的⼯作指令（开关脉冲信号）时，其驱动器依据⼯作指令向定⼦绕组有序励磁，使定⼦内部建⽴⼀个实时响应的脉动的、⾮连贯性变化的磁场，并作⽤于周边带有很多⼩齿的转⼦，使转⼦产⽣旋转运动，即施加⼀个脉冲，马达转动⼀步。在理想的情况下，其转⼦旋转的速度、累计旋转⾓度完全同步于控制器输⼊的脉冲频率及脉冲数，因⽽，只需在规定的时间内向步进电机运动系统提供有效的⼯作指令，转⼦将会被准确地驱动到设定的⾓度位置，在进⼀步的⼯作指令到来之前，始终保持在该位置。

步进电机的双向驱动、固有的刹车制动性能、可适当调整的输出扭矩、功率控制、精确的位置度、⾼分辨率、良好的数字交互界⾯，且仅采⽤开环控制即能达到良好的使⽤效果等是其显著的优势。⽽且与伺服系统⽐较，其单位体积输出功率⼤、转动惯量⼩、⽆漂流及起动峰涌现象、⽆位置累积误差等良好优点，是⼀种成本低廉的数字控制类电机。

正由于具备以上固有的优点，在众多领域已奠定了其应⽤地位，并被⼴泛应⽤于需要控制旋转⾓度、速度、位置和同步性的诸多领域，如办公室⾃动化、安防、医疗设备，纺织品机器、舞台灯光、贩卖机与售票机，机械⾃动化等。选⽤步进电机时应注意以下⼏点：

1、⼀般应选⽤⼒矩⽐实际需要⼤百分之五⼗到百分之百的步进电机，因为步进电机不能过负载运⾏，即便是瞬间过载都可能造成失步、停转或不规则原地来回作动。

2、上位控制器输⼊的脉冲电流必须够⼤（⼀般要>10mA），以确保光电耦合器稳定导通，否则会导致步进电机失步；如果输⼊脉冲频率过⾼，会因个别脉冲接收不到，导致步进电机失步。

3、启动频率不应太⾼，应在启动程序中设置加速过程，即从规定的启动频率开始，加速到设定频率，否则就可能不稳定，甚⾄处于惰态。

4、电机如果未固定好，造成强烈共振，也会导致步进电机失步。

5、应了解步进电机的固有弱点：输⼊脉冲频率过⾼，易导致丢步；输⼊脉冲频率过低，易出现共振；转速偏⾼时扭矩降低明显。

6、应了解最新型步进电机的性能，必要时选⽤采⽤了最新控制技术的⾼级步进电机系统，⾼级系统既可以使步进电机在⾼速状态下减少共振，还能运⽤减少步进电机反电动势的技术，增加电机在⾼速状态下的扭矩。电机参数、脉冲当量等的计算⽅法：

有些⼈可能⾃⼰想要DIY个雕刻机或者改某个落后系统的雕刻机系统，这样在电路连线以后就要设置机器的电极参数脉冲当量等，要么控制电极就会出现问题，下⾯将这些的简单算法发布出来，有这⽅⾯的⾏家可以多提意见，⼤家共同进步．

１、⾸先认识丝杠，导程5的丝杠就是每两个丝的间距是5；2、步进电机是1.8度200步进，⾛⼀圈就是200×1.8=360度3、驱动器是8细分就是把1.8在分成8次

4、所以经过驱动器的电机每⼀步进就是1.8度÷8=0.225度5、所以每转⼀圈就是200×8=1600步进

6、导程5的丝杠每转⼀圈⾛5毫⽶，每⼀步进就是5÷1600=0.003125毫⽶，这就是电机参数。如果是导程3的参数就是0.001875，以次类推。

7、⽤1除以电机参数就是脉冲当量，例如：1÷0.003125=320，就是每⾛1毫⽶需要多少步进，就是脉冲当量。步进电机转速计算

步进电机的转速可以⽤频率来控制，步进电机的运⾏频率跟转速成正⽐，可以通过计算公式，计算出步进电机的转速。步进电机转速= 频率* 60 /200*X

其中：步进电机的转速单位是：分/转频率单位是：赫兹X实指细分倍数举例说明：

步进电机采⽤整步，即1细分；频率1K，即1000赫兹；套⽤公式：1000 * 60/200=300转/分

注意事项：此公式适应于两相步进电机，如果三相混合式步进电机，可能因为驱动器内部算法不⼀致，结果跟实际转速不⼀致。

步进电机选型指导及参考数据选型指导

要使系统协调运转,选型是⽐较重要的⼀环。在此介绍⼀些有关选型的事项，供⼤家参考。

由于电机直接与外界负载相关联，因此，可以先从电机着⼿。选型步进电机⼤致可分为以下⼏个步骤：1.计算负载转矩

假设系统⼒学模型如下图所⽰:

已知条件如下:

所⽤丝杆为滚珠螺杆, 直径D=2Omm, 长度L=1 ⽶, 负载P=5OKG,Z1,Z2为传动齿轮,Z1 分度

圆直径为D1=200mm,Z2 分度圆直径为d2=100mm, 宽度为 2 厘⽶µ为摩擦系数, 在此设其为µ=0.2 电机启动速度VO=300RPM,运⾏速度V1=900RP

M, 加速时间t=200ms, 由此可求得负载转矩如下:T=9.8 µ PD/2/1000=9.8 ×0.2 ×50 ×20/2/1000=0.98( ⽜⽶)

2. 计算传动构件的转动惯量滚珠螺杆转动惯量:IO=1.57(R^4)ρ L//ρ 为密度,=1.57 ×(0.01^4) ×7800 ×1=0.012( 千克-⽶平⽅)

同理可分别求得Z1 与Z2 转动惯量, 假定求得Z1 转动惯量为I1=0.024( ⼲克·⽶平⽅)Z2转动惯量为

I2=0.0015( 千克-⽶平⽅)3. 计算传动⽐I21=d1/d2=24. 计算电机起动转矩

Tm=T/i21+(lO+I1) ξ/l 21+l2 ×ξ// ξ为电机的⾓加速度, 此处=314=0.98/ 2+ (0.012+0.024) ×314/2+0.0015×314=0.49+5.652+0.471

=6.613( ⽜?⽶)

考虑到其他因素的影晌, 将其乘上⼀系数K, 此系数请⼀实际情况斟酌选取。在此令K =1.5, 则TK=K ×Tm=6.613 ×1.5=9.9( ⽜·⽶)5. 选取电机

据V1=900RPM( 若是两相电机, 其脉冲频率为3000),TK=9.9( ⽜·⽶) 查找选型⼿册, 选出合适电机6. 根据所选电机额定电流选出与其匹配的驱动器, 驱动器的额定电流应⽐电机额定电流略⼤。参考数据

为由上述计算可见, 由传动构件带来的额外转矩不可忽略, 在进⾏设计时应多加注意。由于计算转矩较为繁琐, 在实际应⽤中可根据系统机构⼤致估算所需转矩。下⾯列出⼀些电机转速在8 转/ 秒以内匹配成功率较⾼的应⽤( 滚珠螺杆传动), 供⼤家参考

如何配⽤步进电机驱动器

根据电机的电流，配⽤⼤于或等于此电流的驱动器，如果需要低振动或⾼精度时，可配⽤细分型驱动器。对于⼤转矩电机，尽可能⽤⾼电压型驱动器，以获得良好的⾼速性能。步进电机主要控制信号输⼊信号

所有信号都通过光电隔离为确保内置⾼速光耦可靠导通，要求提供控制信号的电流驱动能⼒⾄少15mA。驱动器内部已串⼊光耦限流电阻，当输⼊信号电压⾼于5V时，可根据需要外串电阻R进⾏限流。限流电阻R的阻值选取：

当控制器/执⾏器信号输出电平为+5V时：R1=0，R2=0；+12V时：R1=510Ω，R2=820Ω；+24V时：R1=1.2KΩ，R2=1.8KΩ。

输出信号

驱动器输出信号通过光耦隔离输出，驱动电流为50mA。

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·MΩ=2π·n/60P=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(半步⼯作）其中f为每秒脉冲数（简称PPS)步进电机步距⾓和转矩的选择⼀、步距⾓及步距精度选择

步距⾓是相对⼀个脉冲信号，电机轴转动的⾓度设计时应根据系统的精度和速度要求选择⼀个合适的步距⾓。两种办法可以让步距精度理想化。

①采⽤细分驱动器，让步距⾓细分

②加装齿轮或带轮变速系统，如有丝杆装置，则步距⾓β与脉冲当量（⼀个脉冲对应的直线位移）关系如下：β＝360°δp/ti（°）δp：脉冲当量t:丝杆螺距i:传动⽐⼆、转矩的选择

步进电机的转矩⽐较复杂，不能简单地⽤⼀个指标或⼀线性⽅程给出，也不能简单地⽤功率来描述。⼀般⼚家给出的转矩都是最⼤静转矩。1．定位转矩的选择

不通电时反应式步进电机没有定位转矩，混合式步进电机有⼀定的定位转矩，这⼀点⽤户应明确。2.矩频特性的应⽤。

步进电机在⼀定的频率下起动，克服负载及摩擦阻⼒，随着频率（速度）的升⾼，其⾃⾝的转矩下降带载能⼒下降可能会出现丢步或停转。

在Ⅰ范围内可直接起动在Ⅱ范围内为加速范围在Ⅲ范围内为失步区域

⽤户在计算负载转矩时需考虑以下⼏点：①负载摩擦转矩

可以通过拉⼒试验或估算得出。②负载转动惯量

这⼀点很重要，直接关系到系统起动及加速性能，⽤户在选⽤时要把惯量考虑进去，如果惯量太⼤应通过去重、挖空及配减速等办法降低

反应式步进电机与混合式步进电机的区别

在结构与材料上不同，混合式电机内部有永磁型材料，所以混合式步进电机运⾏时相对平滑，输出浮载⼒⼤，噪⾳⼩。步进电机常见问题及解决办法1. 如何控制步进电机的⽅向？

(1)可以改变控制系统的⽅向电平信号。

(2)可以调整电机的接线来改变⽅向，具体做法如下：

对于两相电机，只需将其中⼀相的电机线交换接⼊驱动器即可，如A+和A-交换。对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，如：A,B,C三相，交换A,B两相就可

2. 步进电机振动⼤，噪声也很⼤，什么原因？

遇到这种情况是因为步进电机⼯作在振荡区，解决办法：(1)改变输⼊信号频率CP来避开振荡区。

(2)采⽤细分驱动器，使步距⾓减少，运⾏平滑些。3. 为什么步进电机通电后，电机不运⾏？

有以下⼏种原因会造成电机不转：(1)过载堵转（此时电机有啸叫声）。(2)电机是否处于脱机状态。

(3)控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题。4. 步进电机抖动，不能连续运⾏，怎么办？

遇到这种情况，⾸先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错。检查输⼊脉冲信号频率是否太⾼，是否升降频设计不合理。5. 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。6. 如何选择步进电机驱动器供电电源？

确定驱动器的供电电压，然后确定⼯作电流；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。7. 如何选择步进电机驱动器供电电压？

我公司的⽣产的步进电机驱动器，都是宽压输⼊，输⼊电压很⼤的范围可以选择；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。如果选择较低的电压有利于步机电机的平稳运⾏，振动⼩。8. 细分驱动器的细分数是否能代表精度?

细分也叫微步，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0.4 5°，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。

9. 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。步进驱动系统的常见问题

⼀、什么是步进电机？在何种情况下该使⽤步进电机？

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，从⽽达调速的⽬的。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使⽤步进电机。⼆、步进电机分哪⼏种？有什么区别？

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。它⼜分为两相四相和五相：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。

三、什么是保持转矩(HOLDING TORQUE）？

保持转矩（ＨＯＬＤＩＮＧＴＯＲＱＵＥ)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。保持转矩越⼤则电机带负载能⼒越强。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。四、步进电机的驱动⽅式有⼏种？

⼀般来说，步进电机有恒压，恒流驱动两种，恒压驱动已近淘汰，⽬前普遍使⽤恒流驱动。五、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%。步进电机单步的偏差并不会影响到下⼀步的精度因此步进电机精度不累积。六、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，从⽽导致⼒矩下降甚⾄于丢失。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

来说，磁性材料的退磁点都在摄⽒１３０度以上，因此步进电机外表温度在摄⽒８０－９０度完全正常。七、为什么步进电机的⼒矩会随转速升⾼⽽下降？

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。

⼋、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）。我们建议空载启动频率选定为电机运转⼀圈所需脉冲数的２倍。

九、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，可通过改变减速⽐提⾼步进电机运⾏速度。

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。因为细分型驱动器电机的相电流变流较半步型平缓。Ｃ、换成步距⾓更⼩的步进电机，如三相或五相步进电机，或两相细分型步进电机。Ｄ、换成直流或交流伺服电机，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。⼗、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度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度，电机的精度能否达到或接近0.45度，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。⼗⼀、四相驱动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0.07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。⼗⼆、如何确定步进电机驱动器直流供电电源？Ａ、供电电源供电电压的确定

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。如果电机⼯作转速较低，则可以考虑电压选取较低值。

Ｂ、供电电源输出电流的确定

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。如果⼀个供电源同时给⼏个驱动器供电，则应考虑供电电源的电流应适当加倍。⼗三、混合式步进电机驱动器的使能信号Ｅna⼀般在什么情况下使⽤？

当使能信号Ｅna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可以⽤⼿动直接转动电机轴，就可以将Ｅna置低，使电机脱机，进⾏⼿动操作或调节。⼿动完成后，再将Ｅna信号置⾼，以继续⾃动控制。⼗四、如何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。