步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開(kāi)始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。

這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進(jìn)電機(jī)前身。二十世紀(jì)初，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在了電話自動(dòng)交換機(jī)中。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。 [2]

步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于其它控制用途電機(jī)的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(hào)(電脈沖信號(hào))并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開(kāi)環(huán)位置控制，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。

我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)在二十世紀(jì)七十年代初開(kāi)始起步，七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段，新品種和高性能電機(jī)不斷開(kāi)發(fā)，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

57步進(jìn)電機(jī)參數(shù)：

電機(jī)型號(hào)：57BYG250C

機(jī)身長(zhǎng)度：76mm

出軸長(zhǎng)度：21mm

出軸軸徑：8mm/6.35mm)

使用電流：3A

輸出力矩：1.8Nm(牛米)

出線方式： 二相四根引出線 (黑色A+綠色A-紅色B+藍(lán)色B-)

出軸方式：默認(rèn)●軸徑8毫米+單扁絲

以上是一款比較有代表意義的57步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)，逐一解釋如下：

電機(jī)型號(hào)：57BYG250C=》產(chǎn)品型號(hào)，不同廠家可能不同，沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)身長(zhǎng)度：76mm =》電機(jī)機(jī)身的長(zhǎng)度，可變，沒(méi)有要求一定是這么多

出軸長(zhǎng)度：21mm =》轉(zhuǎn)動(dòng)軸的伸出來(lái)部分的長(zhǎng)度

出軸軸徑：8mm/6.35mm)=》轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑，常規(guī)就這幾個(gè)尺寸，行業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，你不要去搞個(gè)9mm的設(shè)計(jì)，可能就買(mǎi)不到電機(jī)。

使用電流：3A =》電機(jī)工作的最大電流，電流的大小決定了力矩的大小，也影響到你后面驅(qū)動(dòng)器的選擇–最少你得選擇一個(gè)能提供這么大電流的驅(qū)動(dòng)器吧?

輸出力矩：1.8Nm(牛米)==》最大電流的時(shí)候輸出的力矩

出線方式： 二相四根引出線 (黑色A+綠色A-紅色B+藍(lán)色B-) =》兩項(xiàng)電機(jī)，一個(gè)相要兩根線，總的出4根線，沒(méi)得啥好說(shuō)的吧?

出軸方式：軸徑8毫米+單扁絲 =》這個(gè)也有兩頭出軸的，購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候要看清楚

步距角：1.8° =》給一個(gè)脈沖電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度。那么轉(zhuǎn)一圈是多少個(gè)脈沖?轉(zhuǎn)一圈是360°，360/1.8=200.對(duì)的，就是200個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)一圈。只與個(gè)數(shù)相關(guān)，和速度無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)你一分鐘給200脈沖和1秒鐘給200脈沖，電機(jī)都只會(huì)轉(zhuǎn)一圈

3. 什么是微步，細(xì)分?

微步指的是電機(jī)的一種驅(qū)動(dòng)方法，細(xì)分是一個(gè)動(dòng)作：

如上電機(jī)，我們給一個(gè)脈沖電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)1.8°，那么我們得到的旋轉(zhuǎn)角度就只能是1.8的倍數(shù)。這個(gè)在很多場(chǎng)合是滿足不了需求的，我要轉(zhuǎn)1°位置怎么辦?微步驅(qū)動(dòng)就是解決這個(gè)問(wèn)題的。

常規(guī)情況驅(qū)動(dòng)器在給這個(gè)脈沖的時(shí)候，輸出的是滿電流給勵(lì)磁線圈，電機(jī)就完整的按照設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)1.8°。那么我們?nèi)绻惠敵?5%的電流呢?是不是電機(jī)就只轉(zhuǎn)動(dòng)75%的位置(因?yàn)閯?lì)磁電流的大小決定了力矩)。依次類推，我們可以給出50%，25%，0%的驅(qū)動(dòng)電流，電機(jī)才會(huì)完成一個(gè)步距的位置變化，每一次旋轉(zhuǎn)角度就變?yōu)?.8/4=0.45°了。

公式：電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度=步距角/細(xì)分?jǐn)?shù)

把一個(gè)步距分成4個(gè)階段，這個(gè)動(dòng)作就是細(xì)分，叫4細(xì)分。

如果再把這個(gè)過(guò)程細(xì)分，比如8,16，32等等就可以得到跟精確的位置。相對(duì)應(yīng)的我們?cè)瓉?lái)轉(zhuǎn)一圈要200個(gè)脈沖(注意，不同電機(jī)有差別啊)，那么4細(xì)分就要輸入800個(gè)脈沖，8細(xì)分就要1600個(gè)脈沖。

步進(jìn)電機(jī)相關(guān)的基本概念

1、相數(shù)：是指步進(jìn)電機(jī)定子繞組的組數(shù)(即內(nèi)部線圈的個(gè)數(shù))。常見(jiàn)的有兩相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī);

2、步距角：步進(jìn)電機(jī)接收一個(gè)脈沖信號(hào)后所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，步距角在電機(jī)出廠時(shí)已經(jīng)確定，會(huì)寫(xiě)在電機(jī)上。一般兩相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相電機(jī)的步距角為0.75°/1.5°，五相電機(jī)的步距角為0.36°/0.72°;如果不使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，只能靠選擇不同步距角的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足控制要求。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器可以改變步進(jìn)電機(jī)的步距角，這個(gè)我們將在第二節(jié)《認(rèn)識(shí)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器》中介紹;

3 、保持轉(zhuǎn)矩(holding torque)：是指步進(jìn)電機(jī)繞組通電且轉(zhuǎn)子沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使電機(jī)能夠移動(dòng)完整的一步所需要的扭矩。保持轉(zhuǎn)矩主要受電機(jī)繞組所允許的最大電流限制，通常大于運(yùn)行轉(zhuǎn)矩(running torque)。保持轉(zhuǎn)矩是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以使負(fù)載保持在某個(gè)位置。在不特別指明的情況下，通常說(shuō)的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就是指保持轉(zhuǎn)矩。比如，某步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為3.5NM，就是指其保持扭矩為3.5NM;

4、阻尼轉(zhuǎn)矩(detent torque)：是指步進(jìn)電機(jī)繞組在不通電的情況下，由其本身的機(jī)械特性(永磁性結(jié)構(gòu))所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在不通電的情況下，用手去轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子可以感受到阻尼轉(zhuǎn)矩。