全的有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)（Word）

1、No.1如何正確選用步進(jìn)電機(jī)第一步：步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩，相當(dāng)于傳統(tǒng)電機(jī)所說(shuō)的“功率”。當(dāng)然，他們有著本質(zhì)的區(qū)別。步進(jìn)電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于普通的交、直流電機(jī)，它的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小，來(lái)選擇哪種型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。大致來(lái)說(shuō)，扭力在0.8n.m以下的，一般選擇28、35、39、42；扭力在1N.m左右的，選擇57電機(jī)較為合適。扭力在幾N.m或更大的情況下，就應(yīng)當(dāng)選擇轉(zhuǎn)矩更大的75、85、86、90、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)，我們還應(yīng)考慮電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)?，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系。就是說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)在低速（每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大），在高速旋轉(zhuǎn)狀

2、態(tài)的轉(zhuǎn)矩就很小了。當(dāng)然，有些工作環(huán)境需要高速電機(jī)，就要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的線圈電阻、電感等指標(biāo)進(jìn)行綜合權(quán)衡。選擇電感稍小一些的電機(jī)，作為高速電機(jī)，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。第二步：步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)頻率，一般稱為“空起頻率”。這是選購(gòu)步進(jìn)電機(jī)很重要的一項(xiàng)指標(biāo)。如果要求在瞬間頻繁啟動(dòng)、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右或更高。最好選擇反應(yīng)式或永磁式步進(jìn)電機(jī)，這些電機(jī)的“空起頻率”都比較高。第三步：步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇，這項(xiàng)內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購(gòu)買。其實(shí)，不同相數(shù)的電機(jī)，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能

3、夠做的比較小，工作時(shí)的振動(dòng)就相對(duì)小一些。大多數(shù)場(chǎng)合，使用兩相、三相、五相混合式步進(jìn)電機(jī)的比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進(jìn)電機(jī)是很實(shí)用的。2 / 9第四步：防水防腐型步進(jìn)電機(jī)能夠防水、防油，適用于某些特殊場(chǎng)合。例如水下機(jī)器人，就需要放水電機(jī)。75BYG系列步進(jìn)電機(jī)大多具有防水結(jié)構(gòu)。對(duì)于特種用途的電機(jī)，就要針對(duì)性選擇了。第五步：特殊規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)，通常需要和生產(chǎn)廠家溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂做。例如，出軸的直徑、長(zhǎng)短、伸出方向等。No2步進(jìn)電機(jī)的噪音控制方法步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)難免會(huì)有很大的噪音，在工廠這些噪音其實(shí)不算什么，工廠里多的是機(jī)械，各式各樣的，一起運(yùn)轉(zhuǎn)，那么多的噪音，就好像在

4、開一場(chǎng)演唱會(huì)，只是是我們聽不懂的，很刺耳的。噪音大聽不到不要緊，但是在工廠里面的操作工難免就要遭罪了，操作工之間講話都是問題，不用吼得是聽不到了，久而久之，他們的聽覺也會(huì)有一點(diǎn)受到影響。那該如何減少這些機(jī)器的噪聲呢？第一，可以通過(guò)改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū)；第二，可以采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器；第三，可以換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)；第四，可以換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲；第五，可以在電機(jī)軸上加磁性阻尼器。No3步進(jìn)電機(jī)調(diào)速注意特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)高速不能直接使用普通的交直流電源，需要專用的伺服控制器，應(yīng)注意以下特點(diǎn)：1、可以用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單廉價(jià)，位移與輸入脈沖信

5、號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累，開環(huán)控制系統(tǒng)既簡(jiǎn)單又具有一定的精度； 在要求更高精度時(shí)，也可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。2、由于步進(jìn)電機(jī)無(wú)刷，因此本體部件少，可靠性高。3、易于起動(dòng)，停止，正反轉(zhuǎn)，速度響應(yīng)性好；停止時(shí)一般有自鎖能力。4、步距角可在大范圍內(nèi)選擇，在小步距情況下，能夠在超低轉(zhuǎn)速下高轉(zhuǎn)距穩(wěn)定運(yùn)行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。5、速度可在相當(dāng)寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)， 可以用一臺(tái)控制器同時(shí)控制幾臺(tái)步進(jìn)電機(jī)完全同步運(yùn)行。6、步進(jìn)電機(jī)帶慣性負(fù)載能力較差，由于存在失步和共振問題，步進(jìn)電機(jī)的加減速方法在不同的應(yīng)用狀態(tài)下，情況較為復(fù)雜。No4.如何減少電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)的干擾步進(jìn)電機(jī)在數(shù)字化的制造時(shí)代發(fā)揮了重要的用

6、途，但是步進(jìn)電機(jī)也并非沒有缺點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)容易遭受到電流電壓的影響，對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)造成干擾，使其不能夠正常的工作。那么對(duì)于這個(gè)問題該如何解決呢，專家建議可以加裝電源濾波器，從而減少對(duì)交流電源的污染；也可以將電源濾波器的地、驅(qū)動(dòng)器、控制脈沖和方向脈沖短接后的引出線、電機(jī)接地線、驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)之間電纜防護(hù)套、驅(qū)動(dòng)器屏蔽線均接到機(jī)箱壁上的接地柱上，并要求接觸良好；其次也可以使用屏蔽線減輕外界對(duì)自己的干擾，或電源線對(duì)外界的干擾。減少了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的干擾，使其能夠正常的工作。No5.步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)失控與失步檢查步驟步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)失控與失步一般要考慮以下方面作檢查：1） 電機(jī)力矩是否足夠大，能否帶動(dòng)負(fù)載，

7、因此我們一般推薦用戶選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大 50%100% 的電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過(guò)負(fù)載運(yùn)行，哪怕是瞬間，都會(huì)造成失步，嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動(dòng)。2） 上位控制器來(lái)的輸入走步脈沖的電流是否夠大（一般要 >10mA ），以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通，輸入的頻率是否過(guò)高，導(dǎo)致接收不到，如果上位控制器的輸出電路是CMOS電路，則也要選用 CMOS 輸入型的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。3） 啟動(dòng)頻率是否太高，在啟動(dòng)程序上是否設(shè)置了加速過(guò)程，最好從電機(jī)規(guī)定的啟動(dòng)頻率內(nèi)開始加速到設(shè)定頻率，哪怕加速時(shí)間很短，否則可能就不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。4） 電機(jī)未固定好時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)此狀況，則屬于正常。因?yàn)?，?shí)際上此時(shí)造成了電機(jī)

8、的強(qiáng)烈共振而導(dǎo)致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機(jī)必須固定好。5） 對(duì)于 5 相電機(jī)來(lái)說(shuō)，相位接錯(cuò)，電機(jī)也不能工作。No6.兩相步進(jìn)電機(jī)和四相步進(jìn)電機(jī)有何不同兩相步進(jìn)電機(jī)在定子上只有2個(gè)繞組，4根引出線，一般整步步距角為1.8度，半步步距角為0.9度，驅(qū)動(dòng)器只須通過(guò) 對(duì)兩相繞組電流通斷進(jìn)行控制就可以了；而4相步進(jìn)電機(jī)在定子上有四個(gè)繞組，8根引出線，整步為O.9度，半步為0.45度，驅(qū)動(dòng)器需要對(duì)4個(gè)繞組進(jìn)行控 制，電路的復(fù)雜性和成本都會(huì)增加。因此，一般兩相步進(jìn)電機(jī)配兩相驅(qū)動(dòng)器，需要更小的步距角時(shí)，可以采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。有些公司將兩相4線和四相8線的步進(jìn)電機(jī)通稱為兩相步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器也似乎只有兩相的。這是因?yàn)?，四?/p>

9、繞組兩兩并聯(lián) 或串聯(lián)后就成為兩相繞組，四相電機(jī)就變成兩相電機(jī)了，但串聯(lián)或并聯(lián)會(huì)使電機(jī)繞組電阻和電感成倍變化，電機(jī)運(yùn)行性能也會(huì)有明顯變化。一般來(lái)說(shuō)，四相并聯(lián)成兩 相使用時(shí)，電機(jī)有較好的加速性能，高速力矩保持得好，但是電機(jī)電流會(huì)是四相時(shí)的2倍，發(fā)熱較大，對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出能力的要求相應(yīng)提高；而四相串聯(lián)成兩相使用 時(shí)，電機(jī)有較好的低速穩(wěn)定性，噪聲和發(fā)熱較小，對(duì)驅(qū)動(dòng)器要求不高 但是高速力矩?fù)p失較大。有些公司的驅(qū)動(dòng)器全部安兩相設(shè)計(jì)，四相步進(jìn)電機(jī)必須改接成兩相才能使用。所以這些公司往往要問客戶，希望電機(jī)接成串聯(lián)的還是并聯(lián) 的。以往，當(dāng)8線步進(jìn)電機(jī)嚴(yán)格標(biāo)成四相時(shí)，客戶自然會(huì)認(rèn)為四相電機(jī)和兩相驅(qū)動(dòng)器不匹配，因此很多

10、公司干脆將四相步進(jìn)電機(jī)和兩相步進(jìn)電機(jī)均標(biāo)成兩相?！皟上?步進(jìn)電機(jī)和四相步進(jìn)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一回事”的真正道理就在于此。No7.防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失步和誤差步進(jìn)電機(jī)是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件，在數(shù)控系統(tǒng)的點(diǎn)位控制中，可利用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在開環(huán)控制中，步進(jìn)電機(jī)由一定頻率的脈沖控制。由PLC直接產(chǎn)生脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)可以有效地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的硬件電路，進(jìn)一步提高可靠性。由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，因此受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作。例如，若控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率為4000HZ，則脈沖周期為0.25毫秒，這樣脈沖周期

11、的數(shù)量級(jí)就比掃描周期小很多，如采用此頻率來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)。則PLC在還未完成輸出刷新任務(wù)時(shí)就已經(jīng)發(fā)出許多個(gè)控制脈沖，但步進(jìn)電機(jī)仍一動(dòng)不動(dòng)，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失步現(xiàn)象。若控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率為100HZ，則脈沖周期為10毫秒，與PLC的掃描周期約處于同一數(shù)量級(jí)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)亦可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此用PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，為防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失步與誤差，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)在低頻下運(yùn)行，脈沖信號(hào)頻率選為十至幾十赫茲左右，這可以利用程序設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。 保證定位精度與提高定位速度之間的矛盾。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在極低頻下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速必然很低。而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量

12、即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角時(shí)刀具或工作臺(tái)移動(dòng)的距離又不能太大，這兩個(gè)因素合在一起帶來(lái)了一個(gè)突出問題：定位時(shí)間太長(zhǎng)。例如若步進(jìn)電機(jī)的工作頻率為20HZ，即50ms走一步，取脈沖當(dāng)量為0.01mm/步，則1秒鐘刀具或工作臺(tái)移動(dòng)的距離為20x0.010.2mm，1分鐘移動(dòng)的距離為60x0.212mm，如果定位距離為120mm，則定位時(shí)間需要10分鐘，如此慢的定位速度在實(shí)際運(yùn)行中是難以忍受的。為了保證定位精度，脈沖當(dāng)量不能太大，但卻影響了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同時(shí)又能保證定位精度是一項(xiàng)需要認(rèn)真考慮并切實(shí)加以解決的問題。No8.步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率為什么不能過(guò)高步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率不能過(guò)高，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速為零，在起動(dòng)過(guò)程中，電磁轉(zhuǎn)矩除了克服負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩外，還在克服轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性掩蔽，所以起動(dòng)時(shí)電機(jī)的負(fù)擔(dān)比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)為重。如果起動(dòng)時(shí)脈沖頻率過(guò)高，則轉(zhuǎn)子的速度就跟不上定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的速度，以致第一