四相步进电机（四相步进电机控制）

步进电机分哪几种？有什么区别

步进电机分类方式有很多种，最常见的分类方式是根据转子和固定子的结构来分类。

步进电机按照转子结构分为：永磁式、反应式、混合式。永磁式的转子是永磁铁，反应式的转子是硅钢片，混合式是永磁式和反应式的结合，是硅钢片夹着永磁铁。永磁式的成本低，步距角大，常见步距角有7.5°、15°、18°等，噪声低，外形一般是圆形，常见外形尺寸的外径4~55mm，输出力矩比较小，磁铁一般用铁氧体，外壳是钢板冲压焊接，用含油轴承。反应式的转子只有硅钢片上压入电机轴，步距角比永磁式小，但噪声大，现在很少使用了。混合式融合了永磁式和反应式的特点，步距角小，常见步距角0.36~3.75°，噪声低，扭矩大，大部分是方形，法兰尺寸常见16~150mm，是目前市面上的主流产品。

步进电机按照固定子结构分为：单相，两相，三相，五相步进电机，也有的把两相单极驱动的步进电机也称为四相步进电机。单相步进电机一般只用于钟表机芯，两相步进电机是市场绝对主流产品，常用步距角0.9°和1.8°，三相步进电机步距角1.2°和0.6°，五相步进电机的步距角0.72°和0.36°，三相和五相步进电机比两相步进电机运行更平滑，高速扭矩衰减更慢，但现在两相步进电机驱动性能不断改进，运行平滑性和三相和五相步进电机越来越接近，但如果必须要高分辨率的步进电机，还是三相和五相步进电机好，但成本更高，通用性差。

关于二相，三相，四相，五相步进电机的概念

步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。

保持转矩：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，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

相数：产生不同对极n、s磁场的激磁线圈对数，是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。目前应用最广泛的是两相和四相，四相电机一般用作两相，五相的成本较高。

拍数：完成一个磁场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，四相八拍运行方式即a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a.

固有步距角：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j*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。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）。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。

定位转矩（detenttorque）：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），detenttorque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detenttorque。

最大静转矩：也叫保持转矩（holdingtorque），电机在额定静态电作用下（通电），电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩，即定子锁住转子的力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。通常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。

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，但过份采用减小气隙，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。

最大静力矩的选择：

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

步进电机二相四相的区别？

1、内部引线不同：

二相电机引出线是4根；

四相电机的引出线可以是5根，也可以是6根；

2、工作方式不同：

二相电机定子上有绕组、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。

四相电机永磁式：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°）。

步进电机无法直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源步进电机驱动器。

扩展资料：

工作原理

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。

它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

发热原理

通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。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成正比，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。

参考资料：百度百科-步进电机

参考资料：百度百科-二相混合式步进电机

步进电机分类有哪些？

步进电机分类有很多方式，常见的分类方式如下：

按照步进电机转子结构的不同，分为：永磁式，反应式，混合式，其中反应式噪声大，现在很少使用，混合式综合了永磁式的低噪声和反应式的高百分率的优点，最常用；

按照步进电机的固定子的绕组不同，分为：单相，两相，三相，五相步进电机，也有人把两相单极驱动步进电机称为四相步进电机，最常用的是两相步进电机；

根据法兰尺寸大小进行分类，例如永磁式的外径尺寸大部分在4~55mm之内，用外径尺寸称为25步进电机，35步进电机等，混合式一般根据法兰尺寸称为16/20/25/28/35/36/39/42/50/57/60/86/110/130/150步进电机等，其中42步进电机和57步进电机最常用；

根据带不带编码器，步进电机分为开环步进电机和闭环步进电机；

其他的还有根据特殊功能要求做成的步进电机，例如直线步进电机（或者称为丝杆步进电机），空心轴步进电机，防水步进电机，减速步进电机等品种的步进电机。

四相步进电机的详细原理

电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。

每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

扩展资料

四相步进电机的特点：

1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2、步进电机外表允许的最高温度。

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。

参考资料来源：百度百科-步进电机

四线步进电机接线

四线步进电机接线时如果没有电机的资料可以按以下步骤就可以正确接线：1、将电机的任意2根绕组引线拧在一起，再用拧电机的出轴，如果电机的出轴带力，说明所选的2根线是同一绕组；2、将同一绕组的2根线分别接到驱动器的A+、A-或B+、B-，这是电机用低速试运行，如果电机的方向与预期相反，可以将任意同一绕组2根线进行交换，即可；3、选择合适的电流，电机试运行时如果电机表面温度超过70摄氏度，说明驱动器的设置电流太大，需要调小驱动器输出电流。一般驱动器电流都是可以通过拨码开关进行设置，如NDM442，可以通过拨码选择0.5~4.2A的输出电流，来匹配不同规格的电机。驱动器的输出电流最好参考电机的额定工作电流进行设置。