什么是步进电机
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速和角加速度与脉冲频率成正比（在非超载的情况下）。因此，步进电动机又称脉冲电动机。
步进电机作为一种可控制用的特种电机，利用其没有累计误差的特点，广泛的用于各种开环控制。
控制原理
步进电机由定子和转子组成。定子上有磁极，转子上有齿。
以三相步进电机为例，定子按 A→B→C→A相轮流通电，则磁场沿A、B、C方向转动360°角，而转子沿ABC方向转动了一个齿距的位置。改变定子绕组的通电顺序，将改变转子旋转方向。
1）控制输入给步进电机的脉冲数目可以控制步进电机的角位移：∅=Nθ
2）控制输入给步进电机脉冲频率可以控制步进电机的转速:n=60fθ/360°=60f/mZ*C
3)控制步进电机定子绕组的通电顺序可以控制步进电机的转动方向
例如三相步进电机工作方式：
1）全步励磁
①单三拍
A→B→C→A→ …
②双三拍
AB→BC→CA→AB→ …
2）半步励磁
③三相六拍
A→AB→B→BC→C→CA→A→ …
步进电机的分类
1、按励磁方式分为：磁阻式（VR）、永磁式（PM）和混磁式（HB）；
1）磁阻式步进电机又称反应式步进电机，一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5°，但噪声和震动都很大。
2）永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积都比较小，步距角一般为7.5°或15°。
3）混合式综合了磁阻式和永磁式的优点，分为两相和五相，两相步进角一般为1.8°，五相步进角一般为0.72°，这种步进电机应用最为广泛。
2、按相数分为：单相、两相、三相和多相等形式；
3、按控制方式来看：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
步进电机型号
步进电机型号由四部分组成：机座号（电机外径 ，有28、42、57、86、110、130型号）、电机类型（BYE代表混合式，BC代表反应式）、相数、电机转子齿数。
步进电机参数
1、相数——步进电机的线圈对数（常见的相数为二、三、四、五相，电机相数不同，步距角也不同）
2、拍数——转子转动一周，定子绕组通电的次数
3、步距角——步进电机接收到一个脉冲信号后，驱动电机按设定的方向转动的一个固定角度。（由转子齿数和运行拍数决定
的，一般较大），可以称之为电机固有步距角，并不一定是电机工作时的真正步距角。
步距角θ=360°/mzc
注：m为定子相数；z为转子齿数；c为通电方式（1：单相轮流通电，双向轮流通电；2：单双向轮流通电方式）。
转速公式：n=60f/P（n为转速；f为脉冲频率；P为磁极对数）
扭矩公式：T=9550P/n（P为输出功率，单位Kw；n为电机转速，单位r/min）
4、保持转矩（静转矩）——步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。步进电机的输出转矩随着速度的增大而不断衰减，输出功率也随着速度的增
大而变化。常说的2NM步进电机，在没有特殊情况说明下，指得就是保持转矩为2NM的步进电机。
5、精度——一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累计。
6、空载启动频率——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，电机的启动频率应更低。应经过低启动频率，然后慢慢到达高频。
7、线数——步进电机引出线的条数
8、定位转矩——电机在不通电的状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波和机械误差造成的）
9、失调角——转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决
的。
步进电机的特点
1、一般步进电机的精度为步距角的3-5%，且不累计。
2、步进电机外表允许的最高温度
步进电机的温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致电机力矩下降甚至失步，因此电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点。
3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降
4、步进电机低速时可以正常运转，但高于一定速度就无法启动，并伴随呼啸声。
步进电机存在的问题
1、步进电机的失步
步进电机的失步包括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数；越步时，转子前进的步数多于脉冲数。
1）转子的角加速度慢于定子磁极的旋转速度
由于输入电能不足，适当增加驱动电流、电压；适当降低电机运行频率
2）转子的平均角速度高于定子磁场的平均旋转速度
由于驱动负载上下运动的机构时，负载向下运动时，电机所需转矩小。适当减小步进电机的驱动电流。
3）步进电机及所带负载存在惯性
现象：不能立即起步或停止，在起步时丢步，在停止时越步。
措施：增加加速和减速的过程，即以较低的速度启动，逐渐增加速度；逐渐减速至停止。
4）步进电机产生共振
现象：在共振频率附近会导致失步
原因：控制脉冲的频率等于步进电机的固有频率
措施：适当减小驱动电流；采用细分驱动；阻尼方法
2、步进电机的发热
原因：电机的内部有铁芯和绕组线圈。绕组有电阻，通电会产生损耗，这就是常说的铜损。如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗。铁芯有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料、电流、频率及电压相关，这就是铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。
3、难以运转到较高的转速以及难以获得较大的转矩
4、超过负载时会破坏同步；高速工作时会发出震动和噪声
步进电机的使用
步进电机的细分
步进电机细分控制原理
细分的目的主要是为了改善步进电机的运行性能，其次提高了步进电机的精度
对于步进电机来说，细分功能完全是由外部驱动电路精确控制电机的相电流产生的，和具体的电机无关。
通过等角度有规律的插入大小相等的电流合成向量，从而减小合成磁势的角度（步距角），从而达到细分的目的。
步进电机的选择
步进电机由步距角、静转矩及电流三大要素组成。确定三大要素便可以确定步进电机的型号
1、步距角的选择
电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴，每个当量电机该走多少角度，电机的步距角因等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角有0.36°/0.72°（五相电机），0.9°/1.8°（二、四相电机），1.5°/3°(三相电机)等。
2、静转矩的选择
步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。
3、电流的选择
静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。
四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法
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，而电机发热较大。
如何确定步进电机驱动器的直流供电电源?
1、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。
2、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。
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。
步进电机的使用记录
主要是查找步进电机的参数说明书；步进电机与驱动装置的连接
购买的电机为42HD4027-01-A
1、电机规格：
机身高：40mm；扭矩：0.4N.m；轴径：5mm D轴；轴长：23mm
2、电气特征：
1）相数：2
2）步距角：1.8°
3）额定电压：3.3DC
4）额定电流：1.5A
5）保持力矩：0.400Nm
6）转子惯量：57g*cm^2
3、电气原理（A-C与B-D）
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A C B D
从安装面看为顺时针
STEP A B C D
1 + + - -
2 - + + -
3 - - + +
4 + - - +
PS：正电压/负电压/不给电悬空的区别？
不给电悬空输出模式为高阻态
PS：怎么给步进电机一系列脉冲？以及如何控制脉冲的频率？
脉冲分为周期脉冲与非周期脉冲，周期脉冲每秒钟出现的次数为频率，一个脉冲的持续时间就是脉冲宽度。
脉冲频率——单位时间内在放电间隙上发生的有效放电次数。
PS：步进电机最大运转速度？
最大运转速度是和电机品牌、驱动器、负载等相关，一般步进电机运行速度在100~200rpm/mm即可。
五相步进电机
五相混合式步进电机的步距角一般为0.72°或0.36°，一般分为五相五线、五相十线两种。
1、PK566NAW
此产品为日本东方五相五线步进电机
接线：
只需要将对应颜色的信号线连接至驱动器上即可。
2、PK566H-A
此产品为日本东方五相十线步进电机
接线：
接线方式和国内有所差异，同一相的信号线是导通的，接线方式不对的时候，电机也会被通电锁死，但是不可运转或运转不正常
标签：负载,步进,电机,简介,脉冲,转子,步距角 来源： https://blog.csdn.net/wsjcount/article/details/107751792
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