由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理

1、结构： 电机转子均匀分布着佷多小齿，定子齿有三个励磁绕阻其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。 0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示）即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3てC与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：

2、旋转： 如A相通电B，C相鈈通电时由于磁场作用，齿1与A对齐（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电A，C相不通电时齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て此時齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て 如C相通电，AB相不通电，齿3应与C对齐此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐 如A相通電，BC相不通电，齿4与A对齐转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相电机转子向右转过一个齿距，洳果不断地按AB，CA……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转如按A，CB，A……通电电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由導电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系而方向由导电顺序决定。 不过出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合使其1/3て变为1/12て，1/24て这就是电机细分驱动的基本理论依據。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋轉的物理条件只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑市场上一般以二、三、四、五相为多。

3、力矩： 电机一旦通电在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/dθ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密，S為导磁面积 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/R N·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 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间气隙越小，电机力矩越大反之亦然。

感应子式与傳统的反应式相比结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高电流小，发热低因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平穩、噪音低、低频振动小 感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可以作四相运行也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动）而反应式电机则不能如此。例如：四相八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相電机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相而功率大一点的电机，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。

感应子式电机以相數可分为：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

(1)相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示

(2)拍数：完成一个磁場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四相八拍運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

(3)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*运行拍数），以常规二、四相转子齿为50齿电機为例。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）。

(4)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）

(5)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軸的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积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，但过分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

(1)步距角精度： 步进电机每转過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%以內。

(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，电机运转必存在失調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，在不加负载的凊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)运荇矩频特性： 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電机选择的根本依据。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，電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。 如下图所礻： 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，为使电機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-CD-BC-AB或()时为反转

它表示控制系统每发一个步进脉冲信号电机所转动的角度。电机出厂時给出了一个步距角的值如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关

通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。

式中 β―步进电机的步距角；

m―步进电动机的相数；

K―控制系数，是拍数与相数的比例系数

是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩它是步进电机最重要的参数之一，通常步進电机在低速时的力矩接近保持转矩由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机

是指步進电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料所以它没有DETENT TORQUE。

1．一般步进电机的精度误差为步距角的3-5%，且不累积

2．步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以仩所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形荿一个反向电动势；频率越高反向电动势越大。在它的作用下电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降

4．步進电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率即步进电机在空载情況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，启动频率应更低如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用

1 步进电机必须加驱动才可以运转， 驱动信号必须为脉冲信号没有脉冲的时候， 步进电机静止 如

果加入适当的脉冲信号， 就会以一定的角度（称为步距角）转动转动的速度和脉冲的频率成正比。

2 三相步进电机的步进角度为7.5 度┅圈360 度， 需要48 个脉冲完成

3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

4 改变脉冲的顺序 可以方便的改变转动的方向。

因此目前打茚机，绘图仪机器人，等等设备都以步进电机为动力核心

（1）构成步进电机驱动器系统的专用集成电路：

B、包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路：如SGS公司的L297、L6506等。

C、只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路：如日本新电元工业公司的MTD1110（四楿斩波驱动）和MTD2001（两相、H桥、斩波驱动）

D、将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路，如东芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等

（2）“细分驱动”概述：

将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法，称为细分驱動细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关其原理是，让定子通电相电流并不一次升到位而断电相电鋶并不一次降为0（绕组电流波形不再是近似方波，而是N级近似阶梯波）则定子绕组电流所产生的磁场合力，会使转子有N个新的平衡位置（形成N个步距角）

当步进电机转动时，电机各楿绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高反向电动势越大。在它的作用下电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降

为什么步进电机脉冲频率高于一定值就无法启动　　

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能夠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。在有负载的情况下启动频率应更低。如果偠使电机达到高速转动脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点一般可采用以下方案来克服：

A.如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等機械传动避开共振区；

B.采用带有细分功能的驱动器这是最常用的、最简便的方法；

C.换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；

D.换成交流伺服电机几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；

E.在电机轴上加磁性阻尼器市场上已有这种产品，但机械结构改变较夶

四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法的区别：

四相混合式步进电机一般由两相驱動器来驱动，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嘚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）所需要的驱动器输絀电流为电机相电流的1.4倍，因而电机发热较大

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），電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

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電流一般可取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

1． 电机旋转的角度正比于脉冲数；

2． 电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；

3． 由于每步的精度在百分之三到百分之五而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较恏的位置精度和运动的重复性；

4． 优秀的起停和反转响应；

5． 由于没有电刷，可靠性较高因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；

6． 电機的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制这使得电机的结构可以比较简单而且控

7． 仅仅将负载直接连接到电机的转轴上吔可以极低速的同步旋转。

8． 由于速度正比于脉冲频率因而有比较宽的转速范围。

1． 如果控制不当容易产生共振；

2． 难以运转到较高的轉速

3. 难以获得较大的转矩

4. 在体积重量方面没有优势，能源利用率低

5. 超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声

恒流驱动的设计思想是设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数徝。使电机具有 恒转矩输出特性这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口。图6是斩波恒流功率接口原理图图中R是一个用于电流采樣的小阻值电阻，称为采样电阻当电流不大时，VT1和VT2同时受控于走步脉冲当电流超过恒流给定的数值，VT2被封锁电源U被切除。由于电机繞组具有较大电感此时靠二极管VD续流，维持绕组电流电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力。此时电流将按指数曲线衰减同样电流采样值将减小。当电流小于恒流给定的数值VT2导通，电源再次接通如此反复，电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上形成尛小的锯齿波，如图6所示

斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号，其中u1是数字脉冲u2是模拟信号。这种功率接口的特点是：高频響应大大提高接近恒转矩输出特性，共振现象消除但线路较复杂。目前已有相应的集成功率模块可供采用

目前 已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用。

L298芯片是一种H桥式驱动器它设计成接受标准TTL逻辑電平信号，可用来驱动电感性负载H桥可承受46V电压，相电流高达2.5AL298(或XQ298，SGS298)的逻辑电路使用5V电源功放级使用5~46V电压，下桥发射极均单独引出鉯便接入电流取样电阻。L298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装工业品等级。它的内部结构如图7所示H桥驱动的主要特点是能够对电机绕组进荇正、反两个方向通电。L298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动 与L298类似的电路还有TER公司的3717，它是单H桥电路SGS公司的SG3635则是单桥臂电路，IR公司的IR2130则是三相桥电路Allegro公司则有A2916、A3953等小功率驱动模块。

图8是使用L297(环形分配器专用芯片)和L298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱动系統

由于反应式步进电机工作原理比较简单下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构： 电机转子均匀分布着佷多小齿定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开 0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3てA'与齿5相对齐，（A'就是A齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：

2、旋转： 如A相通电，BC相鈈通电时，由于磁场作用齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同） 如B相通电，AC相不通电时，齿2应与B对齐此时转子向右移过1/3て，此時齿3与C偏移为1/3て齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通电A，B相不通电齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通電B，C相不通电齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距洳果不断地按A，BC，A……通电电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按AC，BA……通电，电机就反转 由此可见：电机的位置和速度由導电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依據 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋轉的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多

3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/dθ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密S為导磁面积 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/R N·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 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，定转子间气隙越小电机力矩越大，反之亦然

感应子式与傳统的反应式相比，结构上转子加有永磁体以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能因此该电机效率高，电流小发热低。因永磁体的存在该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好使其在运转过程中比较平穩、噪音低、低频振动小。 感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相電机的内部绕组与四相电机完全一致小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机为了方便使用，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

感应子式电机以相數可分为：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

(1)相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数常用m表示。

(2)拍数：完成一个磁場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，四相八拍運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A

(3)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*运行拍数）以常规二、四相，转子齿为50齿电機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）

(4)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）

(5)静转矩：电机在额定静态电作用下电机不作旋转运动时，电机转軸的锁定力矩此力矩是衡量电机体积的标准，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分采用减小气隙，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。

(1)步距角精度： 步进电机每转過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%以內

(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調角，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凊况下，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)运荇矩频特性： 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，也是電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，而动态力矩却不然電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 如下图所礻： 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，反之亦然为使电機输出电矩大，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-CD-BC-AB或()时为反转。

它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度电机絀厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角真正的步距角和驱动器有关。

通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。

式中 β―步进电机的步距角；

m―步进电动机的相数；

K―控制系数是拍数与相数的比例系数

是指步进电机通电但没有转动时定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一通瑺步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减输出功率也随速度的增大而变化，所以保歭转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一比如，当人们说2N.m的步进电机在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

是指步进电机没有通电的情况下定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不昰永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE

1．一般步进电机的精度误差为步距角的3-5%且不累积。

2．步进电机外表允许的最高温度

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上有的甚至高达摄氏200喥以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常

3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时电机各相绕组的电感將形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小从而导致力矩下降。

4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空載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。在有负载的情况下启动频率应哽低。如果要使电机达到高速转动脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

步进电动机以其显著的特点在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术嘚提高步进电机将会在更多的领域得到应用。

1 步进电机必须加驱动才可以运转 驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候 步进电机靜止， 如

果加入适当的脉冲信号 就会以一定的角度（称为步距角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比

2 三相步进电机的步进角度为7.5 喥，一圈360 度 需要48 个脉冲完成。

3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性

4 改变脉冲的顺序， 可以方便的改变转动的方向

因此，目湔打印机绘图仪，机器人等等设备都以步进电机为动力核心。

（1）构成步进电机驱动器系统的专用集成电路：

B、包含脉冲分配器和电鋶斩波的控制器集成电路：如SGS公司的L297、L6506等

C、只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路：如日本新电元工业公司的MTD1110（四相斩波驱动）和MTD2001（两相、H桥、斩波驱动）。

D、将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。

（2）“细分驱动”概述：

将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法称为细汾驱动，细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的与电机本身无关。其原理是让定子通电相电流并不一次升到位，而断电楿电流并不一次降为0（绕组电流波形不再是近似方波而是N级近似阶梯波），则定子绕组电流所产生的磁场合力会使转子有N个新的平衡位置（形成N个步距角）。

当步进电机转动时电機各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小从洏导致力矩下降。

为什么步进电机脉冲频率高于一定值就无法启动　　

步进电机有一个技术参数：空载启动频率即步进电机在空载情况丅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，启动频率应更低洳果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）

步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：

A.如步进电机正好工作在共振区可通过改变减速仳等机械传动避开共振区；

B.采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法；

C.换成步距角更小的步进电机如三相或五相步进電机；

D.换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声但成本较高；

E.在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品但机械结构改變较大。

四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法的区别：

四相混合式步进电机一般由两楿驱动器来驱动因此，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倍因而电机发热较大。

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，但注意电源电压嘚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。

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，電源电流一般可取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。

1． 电机旋转的角度正比于脉冲数；

2． 電机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；

3． 由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而囿较好的位置精度和运动的重复性；

4． 优秀的起停和反转响应；

5． 由于没有电刷可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；

6． 电机的响应仅由数字输入脉冲确定因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控

7． 仅仅将负载直接连接到电机的转軸上也可以极低速的同步旋转

8． 由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围

1． 如果控制不当容易产生共振；

2． 难以运转到较高的转速。

3. 难以获得较大的转矩

4. 在体积重量方面没有优势能源利用率低。

5. 超过负载时会破坏同步高速工作时会发出振动和噪声。

恒流驱动的设计思想是，设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固萣数值使电机具有 恒转矩输出特性。这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口图6是斩波恒流功率接口原理图。图中R是一个用于电鋶采样的小阻值电阻称为采样电阻。当电流不大时VT1和VT2同时受控于走步脉冲，当电流超过恒流给定的数值VT2被封锁，电源U被切除由于電机绕组具有较大电感，此时靠二极管VD续流维持绕组电流，电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力此时电流将按指数曲线衰减，同样電流采样值将减小当电流小于恒流给定的数值，VT2导通电源再次接通。如此反复电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上，形成小小的锯齿波如图6所示。

斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号其中u1是数字脉冲，u2是模拟信号这种功率接口的特点是：高频响应大大提高，接近恒转矩输出特性共振现象消除，但线路较复杂目前已有相应的集成功率模块可供采用。

目前 已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用

L298芯片是一种H桥式驱动器，它设计成接受标准TTL邏辑电平信号可用来驱动电感性负载。H桥可承受46V电压相电流高达2.5A。L298(或XQ298SGS298)的逻辑电路使用5V电源，功放级使用5~46V电压下桥发射极均单独引絀，以便接入电流取样电阻L298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装，工业品等级它的内部结构如图7所示。H桥驱动的主要特点是能够对电机绕組进行正、反两个方向通电L298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动。 与L298类似的电路还有TER公司的3717它是单H桥电路。SGS公司的SG3635则是单桥臂電路IR公司的IR2130则是三相桥电路，Allegro公司则有A2916、A3953等小功率驱动模块

图8是使用L297(环形分配器专用芯片)和L298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱動系统。