代码收藏家技术教程 2023-05-16

步进电机原理及参数详解

步进电机常见型号：20,28,35,39,42,57,86等，功能大同小异，差异主要点在尺寸和输出力的大小不一样。下面我们以57为例详细说明其原理。
步进电机常见和用到最多的是2相步进电机，也有3,5相等，用量较少，驱动器价格昂贵，一般一些特殊场景才会使用。
1. 为什么叫20,28,35,39,42,57,86步进电机？

看图说话最好使，所谓57就是指的电机的端盖外形尺寸是57mm的正方形（不同电机可能有微小的差异），其安装孔距47mm。你要问为什么是57mm，没有为什么，行业逐渐积累，形成的事实标准而已，没有谁强制规定不可以是58mm，但是估计你生产出来的电机就很难和别人的兼容了，如果孔距变了，更是无法安装，那谁会买你的呢？是不是你也就只能跟随而“随波逐流”了？
当然，电机机身的长度和轴的长度，直径这些尺寸会有一些一样，就会演变出来一些变体，在设计的时候要注意选择。
2. 电机参数

57步进电机参数：
电机型号：57BYG250C
机身长度：76mm
出轴长度：21mm
出轴轴径：8mm/6.35mm）
使用电流：3A
输出力矩：1.8Nm（牛米）
出线方式：二相四根引出线（黑色A+绿色A-红色B+蓝色B-）
出轴方式：默认●轴径8毫米+单扁丝

以上是一款比较有代表意义的57步进电机的参数，逐一解释如下：
电机型号：57BYG250C=》产品型号，不同厂家可能不同，没有任何标准
机身长度：76mm =》电机机身的长度，可变，没有要求一定是这么多
出轴长度：21mm =》转动轴的伸出来部分的长度
出轴轴径：8mm/6.35mm）=》转动轴的直径，常规就这几个尺寸，行业事实标准，你不要去搞个9mm的设计，可能就买不到电机。
使用电流：3A =》电机工作的最大电流，电流的大小决定了力矩的大小，也影响到你后面驱动器的选择–最少你得选择一个能提供这么大电流的驱动器吧？
输出力矩：1.8Nm（牛米）==》最大电流的时候输出的力矩
出线方式：二相四根引出线（黑色A+绿色A-红色B+蓝色B-） =》两项电机，一个相要两根线，总的出4根线，没得啥好说的吧?
出轴方式：轴径8毫米+单扁丝 =》这个也有两头出轴的，购买的时候要看清楚
步距角：1.8° =》给一个脉冲电机旋转的角度。那么转一圈是多少个脉冲？转一圈是360°，360/1.8=200.对的，就是200个脉冲就转一圈。只与个数相关，和速度无关，也就是说你一分钟给200脉冲和1秒钟给200脉冲，电机都只会转一圈
3. 什么是微步，细分？
微步指的是电机的一种驱动方法，细分是一个动作：
如上电机，我们给一个脉冲电机就转动1.8°，那么我们得到的旋转角度就只能是1.8的倍数。这个在很多场合是满足不了需求的，我要转1°位置怎么办？微步驱动就是解决这个问题的。
常规情况驱动器在给这个脉冲的时候，输出的是满电流给励磁线圈，电机就完整的按照设计转动1.8°。那么我们如果只输出75%的电流呢？是不是电机就只转动75%的位置（因为励磁电流的大小决定了力矩）。依次类推，我们可以给出50%，25%，0%的驱动电流，电机才会完成一个步距的位置变化，每一次旋转角度就变为1.8/4=0.45°了。
公式：电机旋转的角度=步距角/细分数

把一个步距分成4个阶段，这个动作就是细分，叫4细分。
如果再把这个过程细分，比如8,16，32等等就可以得到跟精确的位置。相对应的我们原来转一圈要200个脉冲（注意，不同电机有差别啊），那么4细分就要输入800个脉冲，8细分就要1600个脉冲。

看图说话-你购买的步进电机驱动器一般就有这个参数调整表：

4. 细分还有什么好处呢？
1）细分提高了定位精度。角度变小，毫无疑问的吧？
2）细分还能能够大大提高电机的运转性能，以二相混合式步进电机为例，如果电机额定电流是5A，采用常规驱动方式时，电机每运行一次，其绕组相电流将从0突变至5A或从5A变为0，这种电流的突然变化，势必会引起电机运行的振动。若采用细分技术，如果是50细分的话，电机没运行一步，其绕组相电流变化只要0.1A，这样可以大大改善电机的振动情况。
3）同时细分后，电机的输出力矩实际上是增加的，特别是对于三相式反应时电机，其力矩比不细分时提高约30-40%

步进电机驱动器的参数选择
上面我们讲了电机的细分原理和作用，那么你要设计的角度精度需求，就决定了你的细分选择方法，所以你这个时候能做出驱动器第一参数的选择-细分
细分的选择会影响电机的运行平稳性，所以你要在满足设计需求的前提下，折中选择。
电机要输出多大的力，就和你的驱动电流相关，有时候你感觉你的电机怎么软绵绵的，没有力气，那你要检查一下你驱动器下面的电流设置是否选择正确？
驱动器接线图
不同厂家的驱动器可能有细微的差异，但是也大同小异，使用的时候根据厂家说明书为准。