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发表于 2008-10-5 09:34:45
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来自： 中国四川成都
步进电机小知识
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' _. E _0 ?% {# O& r ]8 n, ~ N1.什么是步进电机?/ g4 @4 |+ J2 L; I. v+ }! k
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，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，从而达到调速的目的。8 ?' k* F2 G9 a9 p) S t R
2.步进电机分哪几种?
4 V+ ~& W1 h5 D0 K. O2 P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。
7 E% f! I3 {+ }3 S: U3.什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）?* D4 o& i. _3 O, e6 _0 a
保持转矩（HOLDING TORQUE）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。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。
/ S- B# H0 w8 ^ ]! J4.什么是DETENT TORQUE?1 ~7 {7 l- v2 L" N
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 TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没DETENTTORQUE。, ` S3 {/ A, g! Z2 G) I4 A f
5.步进电机精度为多少？是否累积?
# x! ~" b% f3 I" U5 u一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。7 l9 q2 w3 `) ], _4 M8 X
6.步进电机的外表温度允许达到多少?0 K, k% C7 c u" M
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。
4 Q+ p( X- ~" s9 w2 Q' ]7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?
4 @( ^) c- {( k% R7 J5 n4 S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。: t$ o' s2 V: |
8.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?$ T: }3 l* V( R0 [& G! q
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）。
2 ^8 \; g, s) B8 j6 A8 B* s4 T9.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?" X$ w; B* M1 }' v; m+ W
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：
5 G* ^& b5 F# X. M5 } C: w9 [A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区；
' j( q* v% |( T k K2 _ EB.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法；
" z+ J* i* K( j; F- `. B$ A. J& c) zC.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；5 `+ f% O8 V V, h& Z0 F
D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；* r q3 } E/ [
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。
" d5 t2 L' \4 C" O# s/ a) h10.细分驱动器的细分数是否能代表精度?
5 H& ]+ t3 C, P1 c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°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°，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 t4 v# c+ y, m; a11.四相混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?& w% s8 J0 b& d$ v" ?/ q
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0.7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。
' N' C. o4 n& r: A& K12.如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?
0 r" @7 K5 ?1 n6 E2 _0 ^1 T( e5 o1 vA.电压的确定. I" `& \. T0 ]' T& m! A# {
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。1 S) e1 O1 i" u2 o4 K) {
B.电流的确定
; f Q3 q0 l s# R% W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。" u8 m! g7 Z: T g7 Y, x* T
13.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?
- t# I/ P* k3 D# V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。
2 O. _4 `# R8 V/ `+ h; E14.如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向?8 {0 I" E# K: v# n9 o9 n) a
只需将电机与驱动器接线的A+和A-（或者B+和B-）对调即可。 |
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