步进电机原理及应用
步进电机细分原理
步进电机细分原理步进电机是一种特殊的电机，它可以根据输入的脉冲信号来精确控制位置和速度。
步进电机的细分原理是指通过将每个步进脉冲信号细分成更小的微步脉冲信号，从而提高步进电机的分辨率和运动平滑性。
在本文中，我们将深入探讨步进电机的细分原理及其应用。
步进电机的细分原理基于电机控制器对输入的脉冲信号进行处理。
一般来说，步进电机的每个步进角度对应一个脉冲信号，通过改变脉冲信号的频率和顺序可以控制电机的转动速度和方向。
然而，传统的步进电机控制方式存在分辨率较低、运动不平滑等问题。
为了解决这些问题，人们提出了细分原理，即将每个步进脉冲信号进一步细分成多个微步脉冲信号，从而使步进电机的角度分辨率得到提高，运动更加平滑。
细分原理的实现离不开现代步进电机控制器的高级功能。
通过控制器内部的电子线圈驱动器和细分逻辑电路，可以将输入的脉冲信号细分成更小的微步脉冲信号，实现对步进电机的精细控制。
细分原理的核心在于将每个步进角度再次细分成多个微步角度，这样可以使步进电机的角度分辨率大大提高，从而提高电机的定位精度和运动平滑性。
细分原理在实际应用中具有重要意义。
首先，细分原理可以提高步进电机的定位精度和运动平滑性，适用于对运动精度要求较高的场合，如数控机床、精密仪器等。
其次，细分原理可以降低步进电机的共振噪音和振动，改善电机的运动品质，提高设备的工作稳定性和可靠性。
另外，细分原理还可以扩大步进电机的速度范围，提高电机的运动性能，满足不同应用场合的需求。
总的来说，步进电机的细分原理是通过将每个步进脉冲信号细分成更小的微步脉冲信号，从而提高电机的分辨率和运动平滑性。
细分原理的实现离不开现代步进电机控制器的高级功能，它在提高步进电机的定位精度、改善运动品质、提高工作稳定性等方面具有重要意义。
在未来的发展中，细分原理将继续发挥重要作用，推动步进电机技术的进步和应用领域的拓展。
步进电机的工作原理及应用
步进电机的工作原理及应用关键信息项：1、步进电机的定义与分类定义：＿___________________________分类：＿___________________________2、工作原理电磁原理：＿___________________________脉冲信号控制：＿___________________________步距角：＿___________________________3、驱动方式单极性驱动：＿___________________________双极性驱动：＿___________________________4、应用领域工业自动化：＿___________________________医疗设备：＿___________________________办公设备：＿___________________________机器人：＿___________________________11 步进电机的定义步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。
它通过按一定的顺序给定电脉冲信号，使得电机按照固定的角度逐步转动。
111 分类步进电机根据其结构和工作特点，主要分为永磁式步进电机、反应式步进电机和混合式步进电机。
永磁式步进电机：具有较高的输出转矩，但步距角相对较大。
反应式步进电机：步距角较小，但输出转矩相对较低。
混合式步进电机：结合了永磁式和反应式的优点，具有较高的精度和输出转矩。
12 工作原理121 电磁原理步进电机的工作基于电磁感应原理。
当电流通过电机的定子绕组时，会产生磁场。
通过控制电流的通断和方向，可以改变磁场的分布，从而实现电机的转动。
122 脉冲信号控制电机的转动是由一系列的脉冲信号控制的。
每个脉冲信号使电机转动一个固定的角度，称为步距角。
脉冲的频率决定了电机的转速，脉冲的数量决定了电机的转动角度。
123 步距角步距角是步进电机的一个重要参数，它表示每个脉冲信号使电机转动的角度。
步进马达工作原理
步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。
它具有精确的位置控制、高转矩和快速响应的特点，被广泛应用于自动化控制系统中。
步进电机的工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它由一个或多个定子线圈和一个旋转的转子组成，通过控制定子线圈通电和断电来实现精确的旋转运动。
1. 简介步进电机可以分为两种类型：永磁式步进电机和混合式步进电机。
永磁式步进电机由一个旋转的永磁体和一组定子线圈组成，通过改变定子线圈中的电流方向来控制旋转方向。
混合式步进电机结合了永磁式和可变磁阻式两种原理，具有更高的分辨率和更大的扭矩。
2. 工作原理步进电机通过在定子线圈中施加脉冲信号来实现旋转运动。
每个脉冲信号使得定子线圈中产生一个特定的磁场方向，这个磁场将与转子上的磁场相互作用，从而产生转矩。
步进电机的转子上通常有一组磁极，每个极对应一个角度。
当脉冲信号施加在定子线圈上时，定子线圈中的电流会在磁铁中产生一个特定的磁场。
这个磁场与转子上的磁极相互作用，使得转子旋转到一个新的角度。
3. 步进角和步进模式步进电机的旋转是按照一定的角度进行的，这个角度称为步进角。
步进角取决于步进电机的结构和驱动方式。
常见的步进电机有1.8度、0.9度和0.45度等。
步进电机可以以不同的方式工作，称为步进模式。
常见的步进模式有全步进模式（Full Step）、半步进模式（Half Step）和微步进模式（Microstep）等。
在全步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个完整的步进角；在半步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转半个步进角；在微步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个更小的角度。
4. 驱动电路步进电机需要一个驱动电路来控制定子线圈的通断。
常见的驱动电路有双极性和单极性两种。
双极性驱动电路使用H桥电路来实现正反转。
它通过控制四个开关的状态来改变定子线圈中的电流方向，从而控制旋转方向。
双极性驱动电路简单可靠，适用于大多数步进电机。
步进电机
原理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号
转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。 特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
优点
（1）直接实现数字控制；
（2）控制性能好； （3）无接触式； （4）抗干扰能力强； （5）误差不长期积累；
1.3.3 单步运行特性
1.单步运行时的矩角特性和稳定区 以三相单三步运行方式为例，设电机空载时，A相通电 时的矩角特性如图4中的曲线A所示，转子处于稳定平衡点 OA。如加一脉冲，A相断电，B相通电，则矩角特性变为曲 线B。 M
A
A
B
B
OB OA
A
B
θ
b
θ定区
步进电动机的步距角θ b由转子齿数、定子相数和通电 方式所决定，即
360 b mCZ k
式中m为相数。C为状态系数，采用单、双拍通电方式时 C＝2，采用单拍或双拍通电方式时C＝1。ZK为转子齿数。
若步进电动机所加的通电脉冲频率为f，则其转速为
60 f n mCZ k
1.3 静态运行特性
步进电动机不改变通电状态下的运行特性称
M B M max sin(e 120)
MB 与MA 相距120°电度角。这是一条与A相特性完全相同， 但相位上相差120°（电度角）的特性。当A、B同时通电时，合 成矩角特性应为二者之叠加，即
M AB M A M B M max sin(e 60)
可见MAB是一条幅值与单相通电时相同，相移60°电度角(θt/6) 的正弦曲线，如图3中曲线MAB所示。
1.3.4 连续运行特性
步进电机原理及使用说明
步进电机原理及使用说明一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
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，交流电机在常规下使用。
它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。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。
仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件，具有无累积误差、成本低、控制简单特点。
产品从相数上分有二、三、四、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有口42~φ130，从静力矩上分有0.1N·M~40N·M。
签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。
望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理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很多小齿，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相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
步进电机的原理,分类,细分原理
步进电机原理及使用说明一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
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，交流电机在常规下使用。
它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。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件，具有无累积误差、成本低、控制简单特点。
产品从相数上分有二、三、四、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有口42~φ130，从静力矩上分有0.1N•M~40N•M。
签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。
望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理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很多小齿，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相不通电时，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，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
步进电机控制系统原理
图7 CH250三相双三拍接法
图8 CH250三相六拍接法
CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列
讨论：
• 单片机输出步进脉冲后,再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的 通断.
二、由软件完成脉冲分配工作
• 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成 • 串行脉冲序列,并实现方向控制. • 只要负载是在步进电机允许的范围之内, • 每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度. • 根据步距角的大小及实际走的步数,只要知道初始 • 位置,便可知道步进电机的最终位置. • 特点：由软件完成脉冲分配工作,不仅使线路简化,成本下
LOOP2： MOV A,R3 ADD A,#07H MOV R3,A AJAMP LOOP1
DELAY：
；求反向控制模型的偏移量 ；延时程序
POINT
COUNT POINT
DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ；反向控制模型 EQU 30H, EQU 0150H
01 100
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
总之, 只要按一定的顺序
改变 P1.0～P1.2 三位通电的状况, 即可控制步进电机依选定的方向步进.
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
由于步进电机运行时功率较大,可在微型机与驱动器 之间增加一级光电隔离器,以防强功率的干扰信号反 串为进什么主步控进系电统机.功如率图驱所动示电路. 采用光电隔离？
2、步进电机控制系统原理
步进电机的工作原理及应用
步进电机的工作原理及应用一、步进电机的工作原理步进电机是一种通过电脉冲信号控制旋转角度的电动机，它以固定的步距运动，因此被广泛应用于需要精确位置控制的场合。
步进电机的工作原理可以简单地归纳为两种类型：可变磁性步进电机和磁电磁步进电机。
1. 可变磁性步进电机可变磁性步进电机是利用永久磁石的磁性来实现步进运动的。
它由固定的定子和旋转的转子组成，其中转子上有多对磁极，每对磁极之间夹着一对相间的绕组。
当绕组中通入电流时，会在定子上产生磁场，与转子上的磁场相互作用，从而使转子发生旋转。
通过控制电流的通断，可以精确控制步进电机的角度。
2. 磁电磁步进电机磁电磁步进电机是利用电磁铁的磁性来实现步进运动的。
它由定子、转子和磁性材料制成的垫片组成。
定子上有多个电磁铁，负责产生磁场。
通过控制电磁铁的通断，可以使转子发生旋转。
与可变磁性步进电机相比，磁电磁步进电机具有扭矩大、加速快、响应速度高的优点。
二、步进电机的应用步进电机由于具有精确控制旋转角度的能力，被广泛应用于各个领域。
以下列举了几个主要的应用领域：1. 自动化设备步进电机常常被用于自动化设备中，如数控机床、自动化生产线等。
它可以通过精确的控制步距来实现位置定位、装配、切割等工作。
2. 3D打印在3D打印中，步进电机被用于控制打印头的移动，从而实现复杂的打印形状。
通过高精度的步进控制，可以打印出精细的细节和复杂的结构。
3. 机器人步进电机在机器人中扮演着重要的角色，用于控制机器人的关节运动。
通过精确的步进控制，可以实现机器人的精准定位和灵活运动。
4. 医疗设备步进电机在医疗设备中也有广泛的应用，如医疗机器人、手术器械等。
它可以精确控制医疗设备的运动，从而提高医疗操作的准确性和安全性。
5. 智能家居在智能家居领域，步进电机被用于控制窗帘、卷闸门等家居设备的开关。
通过步进控制，可以实现远程、自动化的操作。
6. 汽车行业步进电机也广泛应用于汽车行业，如汽车座椅调节、车窗升降等。
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五相混合式步进电机产品
步距角： 外径 0.72° 0.18° mm
90
2~8
110
8~20
130 扭矩 Nm
25~35
五相混合式步进驱动产品
低振动改进型
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升频升压+恒流控制技术
【适配电机】 20N ·m以下 90/110系列
五相混合式步进驱动产品
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选择步进电机的基本要求：
中低速：一般<1000转
一般的点对点定位 一般为开环控制 负载相对变化不大 快速性要求不高
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确定电机和驱动器
电机主要指标： 电气：相数、步距角、电流、转矩、矩频曲线 机械：接口尺寸、轴端形式、出线形式
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二相混合式步进驱动产品ຫໍສະໝຸດ 特制步进电机——和利时电机
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和利时电机迄今已推出了三种类型（二 相、三相、五相）共九个系列，40余种型号， 100多种规格的混合式步进电机产品，以及 九个系列15种规格的步进驱动产品，是规
【适配电机】 57/ 60/86系列三相步进电机
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系统需求分析
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步进驱动系统产品的概况
混合式 步进电机 二相 1.8°、1.5° 三相 1.2° 步距角最小 五相 0.72°、0.18 °
普通型 步进驱动 产品系列
双极型 步进电机 驱动器 全数字 步进电机 驱动器
二相驱动器
三相驱动器 五相驱动器
细分型 细分型 低振动型
步进电机的基本工作方式
A
整步
B
半步
＋A－B
＋A
＋A＋B
－B
+B
－A－B
－A
－A＋B
转角由脉冲数产生 转向由脉冲顺序决定 转速由脉冲频率产生 转距由磁阻/电磁效应产生
步进电机的共振区
由于（2相）步进电机在低 速情况下（30-70rpm）存 在共振区，会引起电机运 行的不平稳，并且伴随较 大的噪音。 解决方法：采用细分技术
追日控制系统
轴数：2 应用：旋转、俯仰 电机：两相电机或三相 电机 驱动：20504或32206
天线
轴数：2
应用：旋转、俯仰
电机：两相电机或三相 电机 驱动：20504或32206
回单机
轴数：1 应用：给纸机构
电机：42
驱动：20403
粉剂包装机
轴数：2 应用：拉袋、充填 电机：两相电机 （86/110/130） 驱动：20504/22206A
自体血液回收机
轴数：3 应用：血液泵
电机：56
驱动：20504 控制：单片机
液相分析仪
轴数：1
应用：液体泵
电机：60 驱动：30806N
控制：单片机
轴数：13
应用：色标调节
电机：90 驱动：50806B
控制：PLC
商用表格印刷机
轴数：2 应用：XY 电机：110/130
驱动：50806B/51008
高速型
二相驱动器
三相驱动器
二相混合式步进电机产品
外径 步距角： mm 1.8° 1.5 °
110
56
1
86 扭矩 Nm
18
20,28,35,39 0.1
42
二相混合式步进驱动产品
细分型 SH-20402N 1,2,4,8,16,32,64
细分型 SH-20403
1,2,4,8,16,32,64,128
和利时电机技术交流会
Sense the beauty of motion！感受运动之美
步进电机原理及应用
步进电机的定义
步进电机是将电脉冲转换成角位移的电气机械
步进电机是一类数字化的执行机构
步进电机的种类
定子绕组 定子
转子
反应式（VR） 步进电机
永磁式（PM） 步进电机
混合式（HYBRID)
步进电机
控制：计算机
数控高压水射流切割机
轴数：3
应用：XYZ 电机：110
驱动：32206/50806B
控制：计算机
电脑雕铣机
轴数：数十 应用：喷角控制 电机：特制86防水电机 驱动：20806ND 控制：计算机
喷泉、灯光角度控制
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步进电机的细分工作方式
A
A相
B ＋1
B相
步进电机的矩频特性
矩频特性： 牵出：无失步运行频率 牵入：无失步启动频率
失步：
电机转子跟不上 定子的磁场旋转速度 而失去运行能力
牵入
影响步进电机驱动性能的因素
驱动电压 电机绕组的参数
双极驱动
单极驱动
（利用率低，力 矩小，发热小）
驱动方式
（利用率高，力 矩大，发热大）
力矩 二相电机 安装 力矩 安装
相应机座号
振动 噪音 电源 快速性
普通型驱动器
细分型驱动器 数字型驱动器
步距角
细分型驱动器
相应机座号 数字型驱动器 振动 噪音 升频升压 型驱动器 恒压恒流 型驱动器
三相电机
力矩
五相电机 安装
相应机座号
电源 快速性
特制步进电机——和利时电机
带制动的步进电机
制动器
制动器