步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

概况

简介

分类

参数

特点

功率

常用术语

常见问题

概况

步进马达是行业中人士对“步进电机”的另一种称呼，步进马达是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，马达的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给马达加一个脉冲信号，马达则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进马达只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进马达来控制变的非常的简单。

步进马达是一种感应马达，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进马达供电，步进马达才能正常工作，驱动器就是为步进马达分时供电的，多相时序控制器

虽然步进马达已被广泛地应用，但步进马达并不能象普通的直流马达，交流马达在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进马达却非易事，它涉及到机械、马达、电子及计算机等许多专业知识。

步进马达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，它就驱动步进马达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马达转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进马达分三种：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。这种步进马达的应用最为广泛。

步进马达温度过高首先会使马达的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此马达外表允许的最高温度应取决于不同马达磁性材料的退磁点；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，所以步进马达外表温度在摄氏80-90度完全正常。

步进马达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.如步进马达正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区；

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；

C.距角更小的步进马达，如三相或五相步进马达；

D.换成交流伺服马达，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；

E.在马达轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。

步进马达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马达的低频振动，提高马达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° 的两相混合式步进马达，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么马达的运转分辨率为每个脉冲0.45°，马达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。

步进马达以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进马达本身技术的提高，步进马达将会在更多的领域得到应用。

简介

步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进马达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。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。步进马达可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

分类

现较常用的步进马达有反应式步进马达（VR）、永磁式步进马达（PM）、混合式步进马达（HB）和单相式步进马达等。其中，永磁式步进马达一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进马达一般为三相，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。反应式步进马达的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩；混合式步进马达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。这种步进马达的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进马达。

参数

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’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

步进马达的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进马达。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°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进马达来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。

保持转矩（HOLDINGTORQUE）：是指步进马达通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进马达最重要的参数之一，通常步进马达在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进马达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马达最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进马达，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进马达。

DETENTTORQUE：是指步进马达没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENTTORQUE在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进马达的转子不是永磁材料，所以它没有DETENTTORQUE。

特点

1．一般步进马达的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2．步进马达外表允许的最高温度较低。

步进马达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，所以步进马达外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3．步进马达的力矩会随转速的升高而下降。

当步进马达转动时，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（或角速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

4．步进马达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。

步进马达有一个技术参数：空载启动频率，即步进马达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）。

步进马达需要与其配套的伺服电机驱动器才能工作，它的最大特点是定位精确。因为这些特点，步进马达在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进马达本身技术的提高，步进马达将会在更多的领域得到应用。

功率

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·M

ω=2π·n/60

P=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)

常用术语

步距角：每输入一个电脉冲信号时转子转过的角度称为步距角。步距角的大小可以直接影响电机的运行精度；

保持转矩：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2Nm的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2Nm的步进电机；

定位转矩：定位转矩是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有定转矩；

空载启动频率：指步进电机能够不失步启动的最高脉冲频率；

启动矩频特性：在给定的驱动条件下，负载惯量一定时，启动频率与负载转矩之间的关系称为启动矩频特性，又称牵入特性。

运行矩频特性：在负载惯量不变时，运行频率与负载转矩之间的关系称为运行矩频特性，又称牵出特性；

失步：步进电机运动的步数与输入电脉冲数不想对应、动态过程结束后也不能自行消除的现象；

静态相电流： 电机不动时每相绕组允许通过的电流，即额定电流；

优化半步：在原有半步的基础上去掉强弱拍，解决了电机力矩不均的问题，所有驱动器均可通过 拨码开关选择电流。

常见问题

1、现象：电机低速时振动或失步，高速时正常：这是驱动电压过高引起。电机低速时正常，高速时失步：这是驱动电压过低引起。电机长时间低速运转无发热现象（电机正常工作时可高达70至80度）驱动电流过小时，电机工作时过热：驱动电流过大的原因。

解决方法：调节驱动器电流、驱动电压或更换驱动器。

2、现象：电机低速或高速时不转动或者失步；负载过大。电机起动或停止时有失步或振动；电机出力过大。

解决方法：调节驱动器电流或更换电机。

3、两相与三相步进电机步距角分别是多少？

两相步进电机步距角为1.8度，三相步距角为1.2度。

4、步进电机正常工作时表面温度为多少度才正常？

正常情况下步进电机表面温度在80摄氏度以内均为正常。

5、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。