步进电机学习总结

一、步进电机的概念：

步进电机是将电磁脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制

元件。

二、步进电机的分类：

1.按力矩产生的原理分： （1）.反应式：

转子无绕组，绕组在定子上面。 （2）.激励式：

定子、转子都有绕组，或者转子用永久磁钢。 2.按输出力矩大小分： （1）.伺服式：

输出力矩在百分之几或百分之十几（N*m），用于驱动小的负载。

（2）.功率式：

输出力矩在5-50N*m以上，可以用于驱动大的负载。 3.按照极性分：

（1）.单极性步进电机：

电机内部线圈只允许电流从一个方向流动的步进电机。 （2）.双极性步进电机：

电机内部线圈只允许电流从两个方向流动的步进电机。 4.按各项绕组分布分： （1）.径向分布式：

电机各项按圆周依次排列。 （2）.轴向分布式： 电机各项按轴向依次排列

三、步进电机的步进角计算（反应式步进电机）

𝟑𝟔𝟎°𝛛=

𝐦𝐳𝐤电机每一拍转动的角度，叫做距角∂；

m为定子绕组的相数； m为转子齿数；

k为通电方式，m相m拍时，k=1,m相2m拍时，k=2；

四、步进电机和伺服电机的区别：

1、控制精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进

电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为

360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 2、低频特性不同

步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 3、矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。

交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 4、过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以三洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 5、运行性能不同

步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

6、速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。