步進(jìn)電機(jī)的研究報(bào)告

步進(jìn)電機(jī)的研究報(bào)告前言：步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。關(guān)鍵字：感應(yīng)電機(jī)、執(zhí)行元件、電脈沖轉(zhuǎn)、步距角、角位移量、準(zhǔn)確定位、開環(huán)控制。目錄：步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的分類如何控制步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的工作方式步進(jìn)電機(jī)的選用步進(jìn)電機(jī)的測(cè)試步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)、參數(shù)、尺寸標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意點(diǎn)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作原理步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的作用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器如何接線如何確實(shí)定步進(jìn)電機(jī)線序步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的工作模式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的選擇步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成局部步進(jìn)電機(jī)控制器的種類步進(jìn)電機(jī)控制器的作用步進(jìn)電機(jī)的最新研究成果及開展方向擴(kuò)展1、變頻器對(duì)步進(jìn)電機(jī)的節(jié)能改造一、步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

由于反響式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先表達(dá)三相反響式步進(jìn)電機(jī)原理。1、結(jié)構(gòu)：電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/3て、2/3て,〔相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示〕，即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開1/3て，C與齒3向右錯(cuò)開2/3て，A‘與齒5相對(duì)齊，〔A‘就是A，齒5就是齒1〕下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖：2、旋轉(zhuǎn)：如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，〔轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同〕。如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移〔て-1/3て〕=2/3て。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒4與A偏移為1/3て對(duì)齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て這樣經(jīng)過(guò)A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4〔即齒1前一齒〕移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機(jī)就每步〔每脈沖〕1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A……通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)〔脈沖數(shù)〕和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來(lái)每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1/24て，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的根本理論依據(jù)。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于本錢等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。3、力矩：電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)〔磁通量Ф〕當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力F與〔dФ/dθ〕成正比S其磁通量Ф=Br*SBr為磁密，S為導(dǎo)磁面積F與L*D*Br成正比L為鐵芯有效長(zhǎng)度，D為轉(zhuǎn)子直徑Br=N·I/RN·I為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)〔電流乘匝數(shù)〕R為磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比〔只考慮線性狀態(tài)〕因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。2、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)下列圖是步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)組成圖：按照勵(lì)磁方式分類，步進(jìn)電機(jī)可分為反響式、永磁式和感應(yīng)子式。其中反響式步進(jìn)電機(jī)用的比較普遍，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。這里以此類電機(jī)為例介紹其結(jié)構(gòu)。反響式步進(jìn)電機(jī)又稱為磁阻式步進(jìn)電機(jī)，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。這是一臺(tái)三相電機(jī)，定子鐵心由硅鋼片疊成，定子上有6個(gè)磁極，每個(gè)磁極上又各有5個(gè)均勻分布的矩形小齒。三相電機(jī)共有三套定子控制繞組，繞在徑向相對(duì)的兩個(gè)磁極上的一套繞組為一相。轉(zhuǎn)子也是由疊片鐵心構(gòu)成，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，而是由40個(gè)矩形小齒均勻分布在圓周上，相鄰兩齒之間的夾角為9度3、步進(jìn)電機(jī)的分類現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括①反響式步進(jìn)電機(jī)〔VR〕。②永磁式步進(jìn)電機(jī)〔PM〕。③混合式步進(jìn)電機(jī)〔HB〕。④單相式步進(jìn)電機(jī)等。各種步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：①永磁式步進(jìn)電機(jī)永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩大，動(dòng)態(tài)性能好，但步距角大。

②反響式步進(jìn)電機(jī)

反響式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反響式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)本錢低，步距角??；但動(dòng)態(tài)性能差。

③混合式步進(jìn)電機(jī)

混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合了反響式、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 這里對(duì)常用的永磁式步進(jìn)電機(jī)和感應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)做詳細(xì)介紹：磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也叫反響式〔BF〕步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其實(shí)、轉(zhuǎn)子均由軟磁材料沖制、疊壓而成。定子上安裝多相勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子上無(wú)任何繞組，轉(zhuǎn)子圓周外外表均勻分布假設(shè)干齒和槽。定子上均勻分布假設(shè)干個(gè)大磁極，每個(gè)大磁極上有數(shù)個(gè)小齒和槽。其磁路結(jié)構(gòu)為單段式徑向磁路。此外還有多段式徑向磁路和多段式軸向磁路結(jié)構(gòu)。磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相數(shù)一般為三相、四相、五相、六相。多段式徑向磁路的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是由單段式演變而來(lái)的。各相勵(lì)磁繞組沿軸向分段布置，每段之間的定子齒在徑向互相錯(cuò)開1／m齒距〔m為相數(shù)〕，與單段式相比其電感小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)高。但電機(jī)的風(fēng)度差，制造工藝復(fù)雜。多段式軸向磁路的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組為環(huán)形繞組，繞組制造和安裝都很方便。定子沖片為內(nèi)齒狀的環(huán)形沖片，定子齒數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)相等。每段之間定子齒在徑向依次錯(cuò)開1／m齒距〔m為相數(shù)〕齒距，轉(zhuǎn)子齒不錯(cuò)位。后兩種結(jié)構(gòu)和其他型式的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)目前都已很少采用。不管哪一咱磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，它們的共同特點(diǎn)是：

⑴定轉(zhuǎn)子間氣隙小，一般為0.03～0.07mm

⑵步距角小，最小可做到10'。

⑶勵(lì)磁電流大，最高20A。

⑷斷電時(shí)沒(méi)有定位轉(zhuǎn)矩。

⑸電機(jī)內(nèi)阻尼較小，單步運(yùn)行振蕩時(shí)間較長(zhǎng)。

⑹步距角大，例如15°、22.5°、45°、90°等。

⑺相數(shù)大多為二相或四相。

⑻啟動(dòng)頻率較低。⑼控制功率小，驅(qū)動(dòng)器電壓一般為12V或24V,電流瀕于2A。⑽斷電時(shí)具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。

2、感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)⑴特點(diǎn)：感應(yīng)子式與傳統(tǒng)的反響式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行?！脖仨毑捎秒p極電壓驅(qū)動(dòng)〕，而反響式電機(jī)那么不能如此。例如：四相，八相運(yùn)行〔A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A〕完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=.一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線〔四相〕，這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。⑵分類：感應(yīng)子式電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號(hào)〔電機(jī)外徑〕可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)〕、57BYG、86BYG、110BYG、〔國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)〕，而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。⑶步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ)相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。θ=360度〔轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)〕，以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/〔50*4〕=1.8度〔俗稱整步〕，八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/〔50*8〕=0.9度〔俗稱半步〕。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩〔由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的〕靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積〔幾何尺寸〕的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)分采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。⑷動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)：1、步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。2、失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3、失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。4、最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。5、最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6、運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如下列圖所示：其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流〔而非靜態(tài)電流〕，平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大4、如何控制步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理：是通過(guò)對(duì)每相線圈中的電流的順序切換來(lái)使電機(jī)機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，切換是通過(guò)單片機(jī)輸出脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的頻率便可以改變步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變各相輸入脈沖先后順序，可以改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。2、轉(zhuǎn)速控制：調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的頻率便可以改變步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)速3、位置控制：改變脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)便可以改變步進(jìn)機(jī)的位置4、方向控制：改變各相脈沖的先后順序，便可以改變步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)向5、減小步距角的途徑為了提高精度，要求一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的位移量小，即步進(jìn)電機(jī)的步距角小。磁阻式步進(jìn)電機(jī)的步距角可由下邊公式求得⑴式中Mc為控制繞組相數(shù)，C為狀態(tài)系數(shù)，三相單三拍或雙三拍時(shí)C＝1，三相六拍時(shí)C＝2。Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)減小步距角有以下四種方法：⑴增加步進(jìn)電機(jī)控制繞組的數(shù)量。步距角Q與繞組數(shù)Mc成反比，Mc越大那么Q越小。三相步進(jìn)電機(jī)單拍運(yùn)行時(shí)的步距角為3度〔40轉(zhuǎn)子齒〕，如果采用四相電機(jī)，那么步距角減小到1.8度〔50轉(zhuǎn)子齒〕。但是相數(shù)越多電機(jī)結(jié)果越復(fù)雜，制造越困難，靠增加相數(shù)減小步距角的本錢很高。⑵增加拍數(shù)。即增大狀態(tài)系數(shù)C。狀態(tài)系數(shù)也與步距角成反比，增加拍數(shù)相當(dāng)于增加繞組相數(shù)。三相步進(jìn)電機(jī)單三拍運(yùn)行時(shí)步距角為3度，采用三相六拍模式后步距角減小到原來(lái)的一半。但步進(jìn)電機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的拍數(shù)同繞組相數(shù)直接相關(guān)，三相步進(jìn)電機(jī)最多能實(shí)現(xiàn)的拍數(shù)是六拍，四相電機(jī)最多八拍?？吭黾优臄?shù)減小的步距角有限。⑶增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr。由于Zr與步距角Q成反比，增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)也能減小步距角。但受加工精度、制造本錢限制，轉(zhuǎn)子齒數(shù)不能無(wú)限增多。⑷采用細(xì)分電路。對(duì)于一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，采用細(xì)分電路后其步距角減小為原來(lái)的1/N〔N為細(xì)分?jǐn)?shù)〕。理論上N可以無(wú)限增大，從而步距角Q可以無(wú)限減小。細(xì)分電路對(duì)于任何反響式步進(jìn)電機(jī)都適用，尤其是步距角較大的低端步進(jìn)電機(jī)，能顯著減小步距角，提高運(yùn)動(dòng)精度，從而在某些場(chǎng)合可以代替高端步進(jìn)電機(jī)。5、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)1〕、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。2〕、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3〕、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率〔或速度〕的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4〕、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但假設(shè)高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)到達(dá)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻〔電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚佟?。步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。6、步進(jìn)電機(jī)的工作方式不同相的步進(jìn)電機(jī)的工作方式不同，這里以三相和四相步進(jìn)電機(jī)為例簡(jiǎn)介其不同的工作方式：⑴三相步進(jìn)電機(jī)為例)步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：①三相單三拍、②三相六拍、③三相雙三拍。如果按A→B→C→A······方式運(yùn)行的稱為三相單三拍，“三相”是指步進(jìn)電機(jī)具有三相定子繞組，“單”是指每次只有一相繞組通電，“三拍”是指三次換接為一個(gè)循環(huán)。此外，三相步進(jìn)電機(jī)還可以以三相雙三拍和三相六拍方式運(yùn)行。三相雙三拍就是按AB→BC→CA→AB······方式供電。與單三拍運(yùn)行時(shí)一樣，每一循環(huán)也是換接3次，共有3種通電狀態(tài)，不同的是每次換接都同時(shí)有兩相繞組通電。三相六拍的供電方式是A→AB→B→BC→C→CA→A······每一循環(huán)換接六次，共有六種通電狀態(tài)，有時(shí)只有一相繞組通電，有時(shí)有兩相繞組通電。⑵四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同可分為：①四相單四拍、②四相雙四拍、③四相單八拍單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示：7、步進(jìn)電機(jī)的選用步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、機(jī)等。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。論文天地歡送您選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算：〔1〕計(jì)算齒輪的減速比根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，齒輪減速比i計(jì)算如下:i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1)式中φ---步進(jìn)電機(jī)的步距角〔o/脈沖〕S---絲桿螺距〔mm)Δ---(mm/脈沖〕〔2〕計(jì)算工作臺(tái)，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。Jt=J1+〔1/i2)[(J2+Js〕+W/g〔S/2π)2]〔1-2〕式中Jt---折算至電機(jī)軸上的慣量(Kg.s2)J1、J2---齒輪慣量(Kg.s2)Js----絲桿慣量(Kg.s2)W---工作臺(tái)重量〔N〕S---絲桿螺距〔cm〕〔3〕計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩MM=Ma+Mf+Mt〔1-3〕Ma=〔Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2〔1-4〕式中Ma---電機(jī)啟動(dòng)加速力矩〔N.m)Jm、Jt---電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量(Kg.s2)n---電機(jī)所需到達(dá)的轉(zhuǎn)速〔r/min〕T---電機(jī)升速時(shí)間〔s〕Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2〔1-5〕Mf---導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩〔N.m)u---摩擦系數(shù)η---傳遞效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2〔1-6〕Mt---切削力折算至電機(jī)力矩〔N.m)Pt---最大切削力〔N〕〔4〕負(fù)載起動(dòng)頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml〕÷(1+Jt/Jm)]1/2〔1-7〕式中fq---帶載起動(dòng)頻率〔Hz〕fq0---空載起動(dòng)頻率Ml---起動(dòng)頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩〔N.m)假設(shè)負(fù)載參數(shù)無(wú)法精確確定,那么可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算.〔5〕運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時(shí)，由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的余量。〔6〕負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。負(fù)載力矩可按式〔1-5〕和式〔1-6〕計(jì)算，電機(jī)在最大進(jìn)給速度時(shí)，由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來(lái)說(shuō)，Mf與Mt之和應(yīng)小于〔0.2～0.4)Mmax.PDF8、步進(jìn)電機(jī)的測(cè)試關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的好壞測(cè)試：一般先不接驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，感覺(jué)一下是否轉(zhuǎn)動(dòng)順暢。正常不說(shuō)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)一圈，阻力應(yīng)該是一樣的。然后再接驅(qū)動(dòng)測(cè)試，控制信號(hào)是共陽(yáng)方式的，PUL+接信號(hào)電源，PUL-接控制信號(hào)。如果是共陰方式的，那么PUL+接控制信號(hào)，PUL-接信號(hào)地。如果驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端默認(rèn)是5V電平的，可以直接把PUL+接5V電源，PUL-那么不斷地地進(jìn)行碰觸測(cè)試，相當(dāng)于手動(dòng)方式產(chǎn)生脈沖;只要電機(jī)與驅(qū)動(dòng)的接線是正確的，碰觸時(shí)電機(jī)是會(huì)走一步的9、步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)、參數(shù)、尺寸標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)的一些根本參數(shù)：⑴電機(jī)固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°〔表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°〕，這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。⑵步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，那么‘相數(shù)’將變得沒(méi)有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。⑶保持轉(zhuǎn)矩〔HOLDINGTORQUE〕：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比方，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。⑷DETENTTORQUE：是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENTTORQUE在國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反響式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENTTORQUE。一些型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)及其尺寸：10、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意點(diǎn)①、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過(guò)1000轉(zhuǎn)，〔0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度〕間使用，可通過(guò)減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。②、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。③、由于歷史原因，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓〔建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V〕，當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源，不過(guò)要考慮溫升。④、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。⑤、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。⑥、高精度時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決，也可以采用5相電機(jī)，不過(guò)其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說(shuō)法是外行話。⑦、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如假設(shè)必須可通過(guò)改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。⑧、電機(jī)在600PPS〔0.9度〕以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。⑨、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原那么。二、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器1、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的工作原理以AT89C2051的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為例簡(jiǎn)介其工作原理：圖3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路原理圖AT89C2051將控制脈沖從P1口的P1.4～P1.7輸出，經(jīng)74LS14反相后進(jìn)入9014，經(jīng)9014放大后控制光電開關(guān)，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號(hào)進(jìn)行電壓和電流放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組。使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動(dòng)作。圖中L1為步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對(duì)上位機(jī)脈沖信號(hào)周期的影響。圖3中的RL1～RL4為繞組內(nèi)阻，50Ω電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個(gè)改善回路時(shí)間常數(shù)的元件。D1～D4為續(xù)流二極管，使電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過(guò)續(xù)流二極管(D1～D4)而衰減掉，從而保護(hù)了功率管TIP122不受損壞。在50Ω外接電阻上并聯(lián)一個(gè)200μF電容，可以改善注入步進(jìn)電機(jī)繞組的電流脈沖前沿，提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻性能。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200Ω電阻可減小回路的放電時(shí)間常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時(shí)間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。2、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的作用①、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。脈沖信號(hào)一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號(hào)的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比那么越大。②、信號(hào)分配我廠生產(chǎn)的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以二、四相電機(jī)為主，二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機(jī)工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度〕。③、功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的局部。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流〔而樣本上的電流均為靜態(tài)電流〕。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要到達(dá)平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、上下壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。④、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰〔A，B〕電流的大小，以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。3、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器如何接線以SL86S278A為例，一、并聯(lián)接法：二、串聯(lián)接法：4、如何確實(shí)定步進(jìn)電機(jī)線序5、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的工作模式有三種根本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線圈電流的控制精度〔即激磁方式〕。①整步驅(qū)動(dòng)在整步運(yùn)行中，同一種步進(jìn)電機(jī)既可配整/半步驅(qū)動(dòng)器也可配細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，但運(yùn)行效果不同。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器按脈沖/方向指令對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線圈循環(huán)激磁〔即將線圈充電設(shè)定電流〕，這種驅(qū)動(dòng)方式的每個(gè)脈沖將使電機(jī)移動(dòng)一個(gè)根本步距角，即1.80度(標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個(gè)步距角)。②半步驅(qū)動(dòng)在單相激磁時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來(lái)相繼處在激磁狀態(tài)，那么電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角，停在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對(duì)兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。所有瑞亞寶公司的整/半步驅(qū)動(dòng)器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)器撥碼開關(guān)的撥位進(jìn)行選擇。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn)，所以實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)一般選用半步模式。③細(xì)分驅(qū)動(dòng)細(xì)分驅(qū)動(dòng)模式具有低速振動(dòng)極小和定位精度高兩大優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于有時(shí)需要低速運(yùn)行〔即電機(jī)轉(zhuǎn)軸有時(shí)工作在60rpm以下〕或定位精度要求小于0.90度的步進(jìn)應(yīng)用中，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器獲得廣泛應(yīng)用。其根本原理是對(duì)電機(jī)的兩個(gè)線圈分別按正弦和余弦形的臺(tái)階進(jìn)行精密電流控制，從而使得一個(gè)步距角的距離分成假設(shè)干個(gè)細(xì)分步完成。如上圖所示。例如十六細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式可使每圈200標(biāo)準(zhǔn)步的步進(jìn)電機(jī)到達(dá)每圈200*16=3200步的運(yùn)行精度〔即0.1125°〕。6、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的選擇⑴選型原那么①驅(qū)動(dòng)器的電流：電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小，是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動(dòng)器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流，通常驅(qū)動(dòng)器有0.8A、2A、3A、4A、5A、5.8A、6A、6.8A、8A、10A、13A.等規(guī)格。②驅(qū)動(dòng)器供電電壓：供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供應(yīng)有：12VDC、24VDC、40VDC、80VDC、110VAC等。③驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分：細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過(guò)增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)加大細(xì)分可以改善，使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)系統(tǒng)中的核心組件之一。它按照控制器發(fā)來(lái)的脈沖/方向指令〔弱電信號(hào)〕對(duì)電機(jī)線圈電流〔強(qiáng)電〕進(jìn)行控制，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置和速度.⑵步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的正確選擇方法：①首先確定步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩。最簡(jiǎn)單的方法是在負(fù)載軸上加一杠桿，用彈簧秤拉動(dòng)杠桿，拉力乘以力臂長(zhǎng)度既是負(fù)載力矩?；蛘吒鶕?jù)負(fù)載特性從理論上計(jì)算出來(lái)。由于步進(jìn)電機(jī)是控制類電機(jī)，所以目前常用步進(jìn)電機(jī)的最大力矩不超過(guò)45Nm，力矩越大，本錢越高，如果您所選擇的電機(jī)力矩較大或超過(guò)此范圍，可以考慮加配減速裝置。

②確定步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速指標(biāo)在步進(jìn)電機(jī)的選取時(shí)至關(guān)重要，步進(jìn)電機(jī)的特性是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多參數(shù)有關(guān)，如:驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓、電機(jī)的相電流、電機(jī)的相電感、電機(jī)大小等等，一般的規(guī)律是：驅(qū)動(dòng)電壓越高，力矩下降越慢電機(jī)的相電流越大，力矩下降越慢。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)使電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在600轉(zhuǎn)/分或800轉(zhuǎn)/分以內(nèi)，當(dāng)然這樣說(shuō)很不標(biāo)準(zhǔn)，可以參考〈矩-頻特性〉。

③根據(jù)負(fù)載最大力矩和最高轉(zhuǎn)速這兩個(gè)重要指標(biāo)，再參考〈矩-頻特性〉，就可以選擇出適合自己的步進(jìn)電機(jī)。如果您認(rèn)為自己選出的電機(jī)太大，可以考慮加配減速裝置，這樣可以節(jié)約本錢，也可以使您的設(shè)計(jì)更靈活。要選擇好適宜的減速比，要綜合考慮力矩和速度的關(guān)系，選擇出最正確方案。④最后還要考慮留有一定的(如50%)力矩余量和轉(zhuǎn)速余量。

⑤可以先選擇混合式步進(jìn)電機(jī)，如果由于價(jià)格因素，可以選取反響式步進(jìn)電機(jī)。

⑥盡量選取細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，且使驅(qū)動(dòng)器工作在細(xì)分狀態(tài)。⑦選取時(shí)且勿走入只看電機(jī)力矩這一個(gè)指標(biāo)的誤區(qū)，也就是說(shuō)并非電機(jī)的扭矩越大越好，要和速度指標(biāo)一起考慮。⑧超小型驅(qū)動(dòng)器和微型驅(qū)動(dòng)器是靠外殼作為散熱器的，應(yīng)固定在較大、較厚的金屬板上或外加風(fēng)機(jī)散熱，如果沒(méi)有散熱條件，而驅(qū)動(dòng)器又工作在轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合(這時(shí)驅(qū)動(dòng)器發(fā)熱較大)，可以選用帶風(fēng)機(jī)的90型驅(qū)動(dòng)器代替。⑶步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型必需注意的問(wèn)題①選擇堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩〔HOLDINGTORQUE〕堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩也叫靜力矩，是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)變時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力矩接近堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩，而步進(jìn)電機(jī)的力矩跟著速度的增大而疾速衰減，輸出功率也隨速度的增大而轉(zhuǎn)變，所以說(shuō)堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩是權(quán)衡步進(jìn)電機(jī)負(fù)載才能最主要的參數(shù)之一。比方，普通不加說(shuō)明地講到1N.m的步進(jìn)電機(jī)，可以了解為堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩是1N.m。②選擇相數(shù)兩相步進(jìn)電機(jī)本錢低，步距角起碼1.8度，低速時(shí)的震動(dòng)較大，高速時(shí)力矩下降快，合用于高速且對(duì)精度和平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)所；三相步進(jìn)電機(jī)步距角起碼1.5度，振動(dòng)比兩相步進(jìn)電機(jī)小，低速功能好于兩相步進(jìn)電機(jī)，最高速度比兩相步進(jìn)電機(jī)高百分之30至50，合用于高速且對(duì)精度和平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)所；5相步進(jìn)電機(jī)步距角更小，低速功能好于3相步進(jìn)電機(jī)，但本錢偏高，合用于中低速段且對(duì)精度和平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)所。③選擇步進(jìn)電機(jī)應(yīng)遵照先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)那么，先明白負(fù)載特征，再經(jīng)過(guò)比較分歧型號(hào)步進(jìn)電機(jī)的靜力矩和矩頻曲線，找到與負(fù)載特征最匹配的步進(jìn)電機(jī)；精度要求高時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械減速安裝，以使電機(jī)任務(wù)在效率最高、噪音最低的形態(tài)；防止使電機(jī)任務(wù)在振動(dòng)區(qū)，如假設(shè)必需那么經(jīng)過(guò)改動(dòng)電壓、電流或添加阻尼的方法處理；電源電壓方面，建議57電機(jī)采用直流24V-36V、86電機(jī)采用直流46V、110電機(jī)采用高于直流80V；大轉(zhuǎn)變慣量負(fù)載應(yīng)選擇機(jī)座號(hào)較大的電機(jī)；大慣量負(fù)載、任務(wù)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，電機(jī)而應(yīng)采用逐步升頻提速，以防止電機(jī)掉步、削減噪音、進(jìn)步停轉(zhuǎn)時(shí)的定位精度；鑒于步進(jìn)電機(jī)力矩普通在40Nm以下，超出此力矩局限，且運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于1000RPM時(shí)，即應(yīng)思索選擇伺服電機(jī)，普通交流伺服電機(jī)可正常運(yùn)轉(zhuǎn)于3000RPM，直流伺服電機(jī)可可正常運(yùn)轉(zhuǎn)于10000RPM。④選擇驅(qū)動(dòng)器和細(xì)分?jǐn)?shù)最好不選擇整步形態(tài)，由于整步形態(tài)時(shí)振動(dòng)較大；盡量選擇小電流、大電感、低電壓的驅(qū)動(dòng)器；配用大于任務(wù)電流的驅(qū)動(dòng)器、在需求低振動(dòng)或高精度時(shí)配用細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器、關(guān)于大轉(zhuǎn)矩電機(jī)配用高電壓型驅(qū)動(dòng)器，以取得優(yōu)越的高速功能；在電機(jī)實(shí)踐運(yùn)用轉(zhuǎn)速凡間較高且對(duì)精度和平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)所，不用選擇高細(xì)分?jǐn)?shù)驅(qū)動(dòng)器，以便節(jié)省本錢；在電機(jī)實(shí)踐運(yùn)用轉(zhuǎn)速凡間很低的前提下，應(yīng)選用較大細(xì)分?jǐn)?shù)，以確保運(yùn)轉(zhuǎn)光滑，削減