步进电机论文前言何为步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。

步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。

如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。

同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。

由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。

步进电机的种类和特点1.1步进电机的分类步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。

* 反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。

结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

* 永磁式永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。

其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。

* 混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。

其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

2.按输出转矩的大小分类：2-1快速步进电机电动机的输出转矩一般为0.07-4nm，可以控制小型机床的工作台，列如线切割机床。

2-2功率步进电机电动机的输出转矩一般为5-40nm，可直接驱动机床的移动部件。

此外按励磁相数可分为三相，四相、五相、六相等，相数越多，步距角越小，但结构复杂。

;按运动方式分为旋转运动、直线运动、平面运动等；按定子排列方式还可以分为径向单段式和纵向多段式，轴向式的转动惯性小，快速性和稳定性好，功率步进电机多为轴向式。

按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。

最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。

该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。

由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。

同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。

步进电机作为执行原件，是电器自动化的最关键的产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

例如，在仪器仪表，机床设备以及计算器的外围设备中（如打印机和绘图仪），凡是需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。

随着微电子和计算器技术的发展，步进电机的需求量与日剧增，在各个国民经济领域都有应用。

上个世纪就出现了步进电机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应试步进电机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。

在本世纪出，由于资本主义列强争夺殖民地，造船业发展很快，同时也使得步进电机的得到长足的发展。

到了80年代后，由于廉价的微型计算器一多功能的姿态出现，步进电机控制系统采用分立原件和集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量的元器件，而且一旦定型后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。

计算器则通过软件来控制步进电机，更好的挖掘出电动机的潜力。

因此，用计算器控制步进电机已经成为了一中必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。

步进电机和普通电机的不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。

步进电机靠一种环形分配器的电子开关器件，通过功率放大器使励磁绕阻按照顺序轮流接通直流电源。

由于励磁绕阻在空间中按照一定的顺序规律排列，轮流和直流电源接通后，就会在空间形成一种越阶变化的旋转磁场，使转子步进式转动，随着脉冲频率的增高，转速就会增大。

步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关。

步进电机广泛应用在生产的各个领域。

他最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将脉冲信号转化成角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。

早期的步进电机输出的转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。

随着步进电机技术的发展，步进电机已经能够单独在系统上进行使用，比如，步进电机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。

步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电机。

除了在数控数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他机械上，比如作为自动送料机的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

步进电机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大用途。

伴随着不同数字化的技术的发展以及步进电机自身技术的提高，步进电机将会在更多的领域应用。

第一章步进电机的原理根据电机能量原理，步进电机与通常的交流电机或直流电机无异，是将电能变成机械能的电磁原件。

但他的运行原理等方面存在特殊性，才能在设计时灵活应用。

1.1步进电机的特点与原理（下面57系列和86系列三相步进电机为例）主要特点通用规格步距精度+5%(整步、空载)温升80°CMax环境温度-10°C -- +50°C绝缘电阻100MΩmin.500VDC耐压500VAC for one minute径向跳动0.06 Max.(450g-load)轴向跳动0.08 max.(450g-load) 技术规格Model No.相数步距角保持转矩额定电流相电感相电阻引线数量转子惯量定位转矩电机重量机身长(°) N.M A mH Ohm g.cm²Kg.cm Kg mm573S05 3 1.2 0.45 5.2 1.4 1.3 6 110 0.21 0.4 42 573S09 3 1.2 0.9 3.5 1.7 0.8 6 300 0.4 0.75 56 573S15 3 1.2 1.5 5.2 1.35 0.9 6 480 0.68 1.1 79 *以上仅为代表性产品外形尺寸接线图86系列两相步进电机86HS22 2 1.8 2.2 4 3.5 0.75 8 1300 1.5 2.6 94 86HS35 4 1.8 3.5 2.8 3.9 1.4 8 800 0.8 2 65 86HS38 4 1.8 3.8 4.3 2.7 0.6 8 1200 1 2.6 91 86HS45 4 1.8 4.5 4.2 3.5 0.8 8 1400 1.3 2.3 80 86HS85 4 1.8 8.5 4.9 5.2 0.95 8 2800 2.5 3.8 118 86HS120 4 1.8 12 4.9 8.7 1.4 8 4000 3.8 5.4 157T KEY D 86HS22 / / 9.586HS35 / / 9.586HS45 / / 12.786HS85 14.9 5*5*25 12.786HS120 18.3 5*5*24.5 15.875两相步进电机命名规则<>上例表示机座号为57mm,两相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。

三相步进电机命名规则<>上例表示机座号为57mm,三相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。

两相步进电机选型列表相数外型型号静扭矩(NM)步距角(º)引线数相电流电阻(Ω)电感(mH)长度L(mm)转子惯量(g.cm²)重量(kg)适配驱动器串联并联二相35 35HS010.071.84 0.4 35 8.0 28 12 0.17M415B/DM320/M32539 39HS020.0651.84 0.6 15 16 34 20 0.18M415B/DM320/M32542 42HS00.2 1. 4 0.4 12.21 40 57 0.2DM320/DM422C/D三相步进电机选型列表怎样选择步进电机和驱动器•判断需多大力矩：静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。

负载大时，需采用大力矩电机。

力矩指标大时，电机外形也大。

•判断电机运转速度：转速要求高时，应选相电流较大、电感较小的电机，以增加功率输入。

且在选择驱动器时采用较高供电电压。

•选择电机的安装规格：如57，86，110等，主要与力矩要求有关。

• 确定定位精度和振动方面的要求情况：判断是否需细分，需多少细分。

•根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。