步进电机工作原理，步进电机细分越大越好吗

什么是步进电机？步进电机的原理是什么？

步进电机是一种开环控制元件步进电机，将电脉冲信号转换成角位移或线位移。在无过载情况下，电机的转速和停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它驱动步进电机按设定的方向旋转一个固定的角度，这个角度称为“步距角”。它以固定的角度一步一步地旋转。可以通过控制脉冲的个数来控制角位移，从而达到精确定位的目的。同时可以通过控制脉冲频率来控制电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机。其工作原理是利用电子电路将直流电变成分时供电。采用多相定时控制电流给步进电机供电，使步进电机能够正常工作。驱动器是步进电机的分时电源。多相位时序控制器。

步进电机工作原理

1.步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制元件。在无过载的情况下，电机的转速和停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响，即电机加一个脉冲信号，电机转过一个步距角。这种线性关系的存在，再加上步进电机只有周期误差没有累积误差的特性等。利用步进电机控制速度、位置等控制领域变得非常简单。虽然步进电机已经得到了广泛的应用，但步进电机不能像普通的DC电机和交流电机那样常规使用。只有由双环脉冲信号和功率驱动电路组成的控制系统才能使用。所以要用好步进电机并不容易，它涉及到机械、电机、电子、计算机等诸多专业知识。目前步进电机的生产厂家不少，但有专业技术人员能自行开发的厂家却很少。他们大多只有一二十个人，连最基本的设备都没有。只是处于盲目模仿阶段。这会给客户在产品选择和使用上造成很多麻烦。鉴于以上情况，我们决定以广泛应用的感应步进电机为例。描述其基本工作原理。希望对广大用户在整机的选择、使用和改进方面有所帮助。二。感应式步进电机的工作原理(一)反应式步进电机的原理由于反应式步进电机的工作原理比较简单。下面介绍三相反应式步进电机的原理。1.结构：电机转子上有许多均匀分布的小齿，定子齿有三个励磁绕组，它们的几何轴线依次与转子齿轴线交错。0，1/3，2/3，(两相邻转子齿轴之间的距离为表示的齿距)，即a与齿1对齐，b向右偏移1/3，c向右偏移2/3，a “与齿5对齐，(若b相通电，a、c相不通电时，齿2应与b对齐，此时转子向右移动1/3， 齿3和c之间的偏移为1/3，齿4和a之间的偏移为-1/3)=2/3。如果c相通电，而a相和b相未通电，则齿3应该与c对齐，然后转子向右移动1/3，然后齿4与a的偏移1/3.对齐如果a相通电，b相和c相不通电，齿4与a相对齐，转子通过1/3.向右移动因此，在A、B、C和A分别通电之后，齿4(即，齿1的前一个齿)移动到相A，并且电机转子向右转动一个齿距。如果电机根据A、B、C、A连续通电，电机移动每一步。如果你按A，C，B，A.为了通电，电机将反转。可以看出，电机的位置和速度通过导通次数(脉冲数)和频率有一一对应的关系。并且方向由传导顺序决定。但出于扭矩、稳定性、噪音和角度降低等方面的考虑。经常采用导电状态A-AB-B-BC-C-CA-A，将原来每一步的1/3改为1/6.甚至通过两相电流的不同组合，可以从1/3换到1/12和1/24，这是电机细分驱动的基本理论基础。不难推导出电机定子上有M相励磁绕组，它们的轴线分别偏离转子齿轴线1/m，2/m … (m-1)/m，1。并且可以控制电机按照一定的相序正反转，这是步进电机旋转的物理条件。只要满足这个条件，理论上就可以制造任何相的步进电机。考虑到成本等方面，市面上一般有二期、三期、四期、五期。3.扭矩：电机一旦通电，定子和转子之间就会产生磁场(磁通量)。当转子和定子偏移一定角度时，力F与(d/d)成正比，其磁通量=br * s br为磁密度，s为导磁面积F与L*D*Br成正比，L为铁芯有效长度，D为转子直径br=n.i/rn.i为励磁绕组的安匝数。

转矩=力*半径转矩与电机有效体积*安匝数*磁密度成正比(只考虑线性状态)。因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子气隙越小，电机转矩越大，反之亦然。(二)感应步进电机1。特点：感应步进电机与传统的反应式步进电机相比，转子上有永久磁铁提供软磁材料的工作点，而定子励磁只需要提供变化的磁场，不需要提供磁性材料工作点的能量消耗，所以电机效率高，电流小，发热低。由于永磁体的存在，电机具有很强的反电动势和自身的阻尼作用，使其在运行过程中稳定、低噪音、低频振动。在某种程度上，感应步进电机可以看作是低速同步电机。四相电机可以四相或两相运行。(必须用双极电压驱动)，而无功电机不能。比如四相八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用两相八拍运行方式。不难发现，它的条件是C=，D=。两相电机的内部绕组和四相电机完全一样，小功率电机一般直接接两相，而功率更高。

机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。2、分类 感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、 110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。3、步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。4、步进电机动态指标及术语：1、步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、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。4、最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5、最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。6、运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图所示其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。如下图所示：其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。7、电机的共振点：步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角为 0.9度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。 8、电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或( )时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或( )时为反转。三、驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：1、脉冲信号的产生。脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。2、信号分配器（又名脉冲分配器）感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为 ,步距角为1.8度；二相八拍为 ,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D- AB,(步距角为0.9度）。3、功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。我厂生产的SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：说明：CP 接CPU脉冲信号（负信号，低电平有效）OPTO 接CPU+5VFREE 脱机，与CPU地线相接，驱动电源不工作 DIR 方向控制，与CPU地线相接，电机反转VCC 直流电源正端GND 直流电源负端A 接电机引出线红线 接电机引出线绿线B 接电机引出线黄线 接电机引出线蓝线步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下：

步进电动机的原理是什么？

步进电机工作原理？

现在比较常用的步进电机有以下4类：1、反应式步进电机（VR）；2、永磁式步进电机（PM）；3、混合式步进电机（HB）；4、单相式步进电机。基本原理：通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。步进电机属于是一种感应电机，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，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的、多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机那样在常规下使用。步进电机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。因此用好步进电机涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。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。