来源：南京利德运动控制工程有限公司
—————————————————
步进电机基本知识问答
1.步进电机的。保持转矩•和”定位转矩”有何不同?
保持转矩是指电机各相绕组
通电额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转矩，是电机选型时最重要的参数之一。
定位转矩是指电机各相绕组不通电且处于开路状态时，  由于混合式电机转子上有永磁材料产生磁场，
从而产生的转矩。一般定位转矩远小于保持转矩。
星否存在定位转矩是混合式步进电机区别于反应式步进电机的重要标志。
2.步进电机发热是否属于正常现象?一般温度范围是多少?
(1)电机发热的原理
我们通常见到的各类电机，内部都是有铁心和绕组线圈的。绕
组有电阻，通电会产生损耗，损耗
大小与电阻和电流的平方咸正比，
这就是我们常说的铜损，如果电流
不是标准的直流或正弦波，还会产
生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效
应  在交变磁场中也会产生损耗，
其大小与材料  电流  频率  电压
有关．这叫铁损。铜损和铁损都会
以发热的形式表现出来，从而影响
电机的效率。步进电机一般追求
定位精度和力矩输出．效率比较
低，电流一般比较大  且谐波成
分高，电流交变的频率也随转速
而变化。因而步进电机普遍存在
发热情况，且情况比一般交流电
机严重。
(2)步进电机发热的合理范围
电机发热允许到什么程度．
主要取决于电机内部绝缘等级-
内部绝缘性能在高温下(130℃以
±)才会被破坏。所以只要内部不
超过130℃，  电机不会损环，  而这
时表面温度会在90℃以下。所以，
步进电机表面温度在70C℃—80℃都
是正常的。简单的温度测量方法有
用测温计的也可以粗略判断
月手可以触摸1~2s以上，  不超过
60℃，用手只能碰一下．  大约在
70℃一80℃，滴几滴水迅速气化，
则90℃以上了。
(3)步进电机发热随速度变化
的情况
采用恒流驱动技术时，步进
电机在静态和低速下，电流会维
持恒定  以保持恒力矩输出，速度
高到一定程度，电机内部反电势升
局，电流将逐步下降  力矩也会下
降。因此，因铜损带来的发热情况
就与速度相关了。静态和低速时一
般发热高，高速时发热低。但是铁
损{虽然占的比例较小)变化的情
况却不尽然，而电机整个纳发热是
二者之和，所以上述只是一般情
(4)发热带来的影响
电机发热虽然一般不会影响电
机寿命，对大多数客户没必要理
会。但是严重时会带来一些负面影
响。如电机内部各部分热膨胀系数
不同导致结构应力的变化和内部气
隙的微小变化，会影响电机的动态
响应  高速会容易失步。又如有些
组合不允许电机扣过度发热，如医
疗器械和高精度的测试设备等。因
此，对电机的发热应当进行必要的
控制。
(5)减少电机的发热措旆
减少发热，就是减少铜损和铁
损。减少铜损有两个方向  减少电
阻和电流，这就要求在选型时尽量
选择电阻小和额定电流小的电机，
对两相电机  能用串联的电机就不
用并联电机。但是这往往与力矩和
高速的要求相抵触。对于已经选定
的电机，则应充分利用驱动器的自
动半流控制功能和脱机功能，前者
在电机处于静态时自动减少电流，
后者于脆将电流切断。另外  细分
驱动器由于电流波形接近正弦，谐
波少．电机发热也会较少。减少
铁损的办法不多，电压等级与之有
关，  高压驱动的电机虽然会带来
高速特性的提升。但也带来发热的
增加，所以应当选择合适的驱动电
压等级，兼顾高速性，平稳’性和发
热，噪声等指标。
3.交渣伺服电机的工作原理是什么？
伺服电机内部的转于是永磁铁，
驱动gS控制的u／V／W三相电形
成电磁场  转子在此礤场的作用下
转动，同时电机自带的编码器反馈
信号给驱动器，驱动器根据反馈值
与目标值进行比较  调整转子转动
的角度。伺服电机的精度决定于编
码器的精度{线数)。
两相电机和四相电机
有何不同?
真正的两相步进电机在定子
上只有2个绕组，有4相出线，一
般整步步距角为1.8',半步为
o。9”。在驱动器中，只要对两相
绕组电流通断和电流方向进行控
制就可以了。而4相步进电机在定
子上有四个绕组，有8根出线，整
步为O.9'，半步为0.45'  ．不过
在驱动器中需要刘4个绕组进行控
制，  电路的复杂性和成本都明显增
加。所以一般我们都选择两相电机
配两相驱动器．如果需要更小的步
距角，可以采用细分驱动器。不过
细心的用户会发现，四通电机公司
生产的电机称为两相，实际有两
相4线的，也有四相日线的；驱动
器中有两相的却没有四相的。这是
因为，四相绕组两两并联或串联后
就成为两相绕组，这样四相电机就
变成两相电机了，而串联和并联会
带来电机．的绕组电阻和电感的成倍
变化．从而带来电机运行性能的明
显变化。一般来说，并联使用时，
电机有较好的加速性能．高速力矩
保持得好，但是电机需要输入2倍
‘额定电流的电流．发热较大．对
驱动器输出能力的要求相应提高；
而在串联使用时，电机有较好的低
速稳定性，噪声和发热较小，对驱
动器要求不高  但是高速力矩损失
较大。四通提供的驱动器全部呈两
相的，所以电机也必须改接咸两相
使用。这就是为什么我们往往要问
客户电机，希望接成串联的还是并
联的。过去我们的8线电机标成四
相，但是经常造成客户误会．认为
四相电机．和两相驱动器不匹配,为
了减少类似麻烦，后来将电机均标
成两相的了。所以，我们有晌简单
回答这个问题  两相电机．和四相电
机实质上是一回事。
两相和五相的混合式步
进电机的应用场合有何
一般来说．两相电机，步距角
大．高速特性好，但是存在低速振动
区。而五相电机步距角小，低速运
行平稳，所以，在刘电机的运转精
度要求较高，且主要在中低速段
(一般低于日OOr／min)  的场合应选
用五相电机．；反之，若追求电机的
高速性能，刘精度及平稳性无太多
要求的场合应选用成本较低的两相
电机。另外．五相电机的力矩通常
在2NM以上，对小力矩的应用，一
般采用两相电机，而低速平稳性的
问题可以通过采用细分驱动器的方
式解决。
如何控制步进电机的转
动方向?
当您的控制韶(上位机)发出
的是双脉冲[即正负脉冲)或脉冲
信号的幅值不匹配时，需要用我们
的信号模块转换为5V单脉冲(脉：中
加方向)。
(1)输入为双脉冲
信号模块的拨码开关应拨到
•双脉：中•位置。当发正脉；中的，
电机正转；  当发负脉冲的，  电机反
转。正负脉冲不可同时给，具体时
序可参照信号模块说明书。
(2)输入为单脉冲
信号模块的拨码开关应拨到
单脉冲”位置。当有脉冲输出时
电机转动。改变方向信号的高低电
平可改变电机转动方向。具体时序
可参照信号模块说明书。
伺服电机和步进电机相
比，有何优势?
和步进电机相比，伺服电机．有
以下几点优势
(1)实现了位置，速度和力矩的
闭环控制．克服了步进电机．失步的
问题。
(2)高速性能好，一般额定转速
能达到2000一3000r／m巾。
(3)抗过载能力强，能承受三倍
于额定转矩的负载，对有瞬间负载
波动和要求快速起动的场合特别适
用。
(4)低速运行平稳．低速运行时
不会产生类似于步进电机的步进运
行现象。适用于有高速响应要求的
(5)电机加减速的动态相应肘间
—般在几个毫秒之内。
(6)发热和噪声明显降低。
如果对动态响应要求比较高，
建议选择电机的转动惯量最好为负
载转动惯量的2倍，否则只要负载
的转动惯量小于电机的转动惯量即
可。
步进电机．选型步骤：
(1)确定驱动机械