斯泰普步進(jìn)電機常見(jiàn)問(wèn)題整合

★★1.什么是步進(jìn)電機?
▲步進(jìn)電機是一種將數字脈沖信號轉化為角位移的執行機構。也就是說(shuō)，當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步進(jìn)角、步距角)。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。
★★2.步進(jìn)電機分哪幾種?
◎步進(jìn)電機分三種：永磁式(PM) ，反應式(VR)和混合式(HB)
▲永磁式步進(jìn)電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；
▲反應式步進(jìn)電機一般為三相，可實(shí)現大轉矩輸出，步進(jìn)角一般為0.75度。輸出轉矩較大，轉速也比較高。這種電機，在機床上使用較多。
▲混合式步進(jìn)電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、三相、四相和五相：兩相(四相)步距角一般為1.8度，三相步距角通常為1.2度，而五相步進(jìn)角多為 0.72度。目前，混合式步進(jìn)電機的應用最為廣泛。
★★3.什么是保持轉矩(HOLDING TORQUE)?
▲保持轉矩(HOLDING TORQUE)是指步進(jìn)電機通電但沒(méi)有轉動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉子的力矩。它是步進(jìn)電機最重要的參數之一，通常步進(jìn)電機在低速時(shí)的力矩接近保持轉矩。由于步進(jìn)電機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，所以保持轉矩就成為了衡量斯泰普步進(jìn)電機最重要的參數之一。比如，當人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進(jìn)電機。
★★4.什么是DETENT TORQUE?
▲DETENT TORQUE 是指步進(jìn)電機沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。通常稱(chēng)為“定位力矩”。 DETENT TORQUE 在國內沒(méi)有統一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應式步進(jìn)電機的轉子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENT TORQUE。
★★5.步進(jìn)電機精度為多少？是否累積?
▲一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。
★★6.步進(jìn)電機的外表溫度允許達到多少?
▲步進(jìn)電機溫度過(guò)高首先會(huì )使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
★★7.為什么步進(jìn)電機的力矩會(huì )隨轉速的升高而下降?
▲當步進(jìn)電機轉動(dòng)時(shí)，電機各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。
8.為什么步進(jìn)電機低速時(shí)可以正常運轉,但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲?
▲步進(jìn)電機有一個(gè)技術(shù)參數：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機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，電機不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動(dòng)頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動(dòng)，脈沖頻率應該有加速過(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(電機轉速從低速升到高速)。
★★9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機在低速運轉時(shí)的振動(dòng)和噪聲?
▲步進(jìn)電機低速轉動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來(lái)克服：
◆A.如步進(jìn)電機正好工作在共振區，可通過(guò)改變減速比等機械傳動(dòng)避開(kāi)共振區；
◆B.采用帶有細分功能的驅動(dòng)器，這是最常用的、最簡(jiǎn)便的方法；
◆C.換成步距角更小的步進(jìn)電機，如三相或五相步進(jìn)電機；
◆D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲，但成本較高；
◆E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品，但機械結構改變較大。
★★10.細分驅動(dòng)器的細分數是否能代表精度?
▲步進(jìn)電機的細分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請參考有關(guān)文獻)，其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機的低頻振動(dòng)，提高電機的運轉精度只是細分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對于步進(jìn)角1.8° 的兩相混合式步進(jìn)電機，如果細分驅動(dòng)器的細分數設置為4，那么電機的運轉分辨率為每個(gè)脈沖0.45°，電機的精度能否達到或接0.45°，還取決于細分驅動(dòng)器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠(chǎng)家的細分驅動(dòng)器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。
★★11.四相混合式步進(jìn)電機與驅動(dòng)器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區別?
▲四相混合式步進(jìn)電機能夠采用單極性驅動(dòng)和雙極性驅動(dòng)兩種方式。例如：HSM8672驅動(dòng)器是單極性驅動(dòng)，HSM1524-8驅動(dòng)器是雙極性驅動(dòng)。通常用兩相驅動(dòng)器就能夠驅動(dòng)四相步進(jìn)電機。因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉速較低的場(chǎng)合使用，此時(shí)需要的驅動(dòng)器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱??；并聯(lián)接法一般在電機轉速較高的場(chǎng)合使用(又稱(chēng)高速接法)，所需要的驅動(dòng)器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。
★★12.如何確定步進(jìn)電機驅動(dòng)器的直流供電電源?
▲A.電壓的確定：混合式步進(jìn)電機驅動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍(例如HSM1524-8的供電電壓為8～40VDC)，電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來(lái)選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過(guò)驅動(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅動(dòng)器。
▲B(niǎo).電流的確定：供電電源電流一般根據驅動(dòng)器的輸出相電流I來(lái)確定。如果采用線(xiàn)性電源，電源電流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用開(kāi)關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。通常，2A以上大電流步進(jìn)電機，采用環(huán)形變壓器供電，比較理想。
★★13.混合式步進(jìn)電機驅動(dòng)器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?
▲當脫機信號FREE為低電平時(shí)，驅動(dòng)器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處于自由狀態(tài)(脫機狀態(tài))。在有些自動(dòng)化設備中，如果在驅動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉動(dòng)電機軸(手動(dòng)方式)，就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進(jìn)行手動(dòng)操作或調節。手動(dòng)完成后，再將FREE信號置高，以繼續自動(dòng)控制。

★★14.如何用簡(jiǎn)單的方法調整兩相步進(jìn)電機通電后的轉動(dòng)方向?
▲只需將電機與驅動(dòng)器接線(xiàn)的A+和A-(或者B+和B-)對調即可。

★★15.步進(jìn)電機驅動(dòng)器的細分原理是什么？
◆用于自動(dòng)化運動(dòng)控制系統中的步進(jìn)電機，主要有二相、三相、四相、五相混合式步進(jìn)電機。步進(jìn)電機必須匹配相應驅動(dòng)器，才能夠接受控制器(CPU、PLC等)的數字信號。為了降低步進(jìn)電機工作噪音，通常使用細分驅動(dòng)器，尤其是在低速工作狀態(tài)時(shí)比較明顯。
◆很多人對“細分”還不是特別了解，有的只是認為，細分是為了提高精度，其實(shí)不然，細分主要是改善電機的運行性能，現說(shuō)明如下：步進(jìn)電機的細分控制是由驅動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機的相電流來(lái)實(shí)現的，以二相電機為例，假如電機的額定相電流為3A ，如果使用常規驅動(dòng)器(如常用的恒流斬波方式)驅動(dòng)該電機，電機每運行一步，其繞組內的電流將從0突變?yōu)?A 或從3A 突變到0，相電流的巨大變化，必然會(huì )引起電機運行的振動(dòng)和噪音。如果使用細分驅動(dòng)器，在10細分的狀態(tài)下驅動(dòng)該電機，電機每運行一微步，其繞組內的電流變化只有0.3A 而不是3A ，且電流是以正弦曲線(xiàn)規律變化，這樣就大大的改善了電機的振動(dòng)和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細分的真正優(yōu)點(diǎn)。由于細分驅動(dòng)器要精確控制電機的相電流，所以對驅動(dòng)器要有相當高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會(huì )較高。注意，國內有一些驅動(dòng)器采用“平滑”來(lái)取代細分，有的亦稱(chēng)為細分，但這不是真正的細分，望廣大用戶(hù)一定要分清兩者的本質(zhì)不同：
1．“平滑”并不精確控制電機的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細分的微步是可以用來(lái)精確定位的。
2．電機的相電流被平滑后，會(huì )引起電機力矩的下降，而細分控制不但不會(huì )引起電機力矩的下降，相反，力矩會(huì )有所增加。
★ ★16.單極性驅動(dòng)器與雙極性驅動(dòng)器能否通用？
◆單極性驅動(dòng)器不能代替雙極性驅動(dòng)器使用，而雙極性驅動(dòng)器能夠代替單極性驅動(dòng)器使用。由于兩種驅動(dòng)器的電流分配方式不同，其驅動(dòng)步進(jìn)電機的效果也不一樣。單極性驅動(dòng)器(例如：HSM8672)，是專(zhuān)門(mén)用于采用單極性接法的四相步進(jìn)電機。例如有五線(xiàn)、六線(xiàn)、八線(xiàn)幾種引線(xiàn)方式四相步進(jìn)電機