【全120集已完結】大佬爆肝！2026年最全最細機械設計教程！從加工工藝到公差配，再到電機、氣動、材料選型，內容涵蓋所有機械設計知識！ P43 - 第42集——步進電機的特性

大家好，我是講師雲飛 今天來聊一下步進電機相關的知識 那本節課主要是講解步進電機的特性 這裏我準備了四點內容 第一點，電機的控制模式 像步進電機，它是能夠實現位置控制 以及速度控制的 怎麼實現的？拿本臺設備爲例 這裏用到了一臺步進電機 那假設這是一臺兩相的步進電機 步進角多少度？1.8度 也就是說，我給它一個脈衝，它能夠旋轉1.8度 對吧？那給它兩個脈衝呢？3.6度 10個脈衝呢？18度 20個脈衝呢？36度 我們可以通過控制驅動器 輸送給電機的這個脈衝數量來控制電機呢 它旋轉的角度，從而實現位置控制 而且可以通過控制驅動器輸送給電機的脈衝頻率 一秒鐘10個脈衝 一秒鐘100個脈衝 一秒鐘200個脈衝來控制電機的旋轉速度轉速 所以說，步進電機能夠實現位置控制以及速度控制 但是相比伺服電機 步進電機沒有力矩控制的模式 伺服電機性能要更好一些，這點要注意 所以說呢，在一些對於速度或者說精度要求不高的場合 通常是使用步進電機來作爲執行電動機的對吧 能夠省成本，像這裏一臺皮帶輸送機 對於精度速度沒什麼很高的要求，用的就是步進電機，省成本 好，這是第一點內容，第二點內容就是電機表面的溫度 在工作一段時間之後 如果說電機表面溫度80到90度 這是正常的 但是再高一些，溫度過高 會出現什麼問題呢 出現電機它輸出的轉矩下降的問題 從而導致步進電機丟步，對不對 所以說步進電機它不適合用在這種持續運動工作的場合 如果說是持續運動工作 我們可以怎麼樣，換伺服電機要更好一些 或者說我們換規格，舉個例子 之前咱們也聊過步進電機規格有很多對吧 假設你現在用的是42的 用一段時間之後溫度升高 電機輸出的轉矩下降了 帶不動機構了對不對 那我想解決這個問題 可以換規格，比如說換60的 即使溫度升高電機轉矩下降 同樣能夠帶動機構運動，那也沒問題嘛對不對 好，這是第二點內容，電機表面溫度 第三點內容呢，就是這個低頻振動特性 這點呢要細講一下 先看這個圖像 這是步進電機的矩頻特性曲線 豎軸單位是牛米，它指的是電機的輸出扭矩 橫軸呢 RPM 就是轉每分鐘 有些樣冊會提供PPS，就是脈衝每秒 也就是轉速和脈衝頻率嘛，對不對 有一些 步進電機在特定的脈衝頻率 區間會出現這種振動的問題 比如說我之前接觸過一臺步進電機 是在180脈衝每秒到250脈衝每秒之間就會振動 此時脈衝區間所對應的轉速是很低的 很低的，就是轉速低 那麼 可能就會產生振動 我們怎麼去解決這個問題呢 來看 這裏我列舉了幾個參數 第一個參數 1.8 應該很熟悉 這是步進電機的步距角 f是我提供給電機的脈衝頻率 n就是電機輸出的轉速 而這個NP 指的是電機所帶動的物體 它的轉速 那假設現在 我就是要求 物體轉速比較低 可能是多少呢 可能是 10 轉每分鐘 那電機和物體之間直連 那麼電機轉速也比較低 10 轉每分鐘 可能正好處於低頻振動區間 怎麼解決問題 你在電機和物體之間加一個減速比 為 50 的減速器 那你想 我要求物體的轉速是 10 轉每分鐘 減速器減速比是 50 那此時電機轉速多少啊 500 轉每分鐘 它是屬於正常工作情況下 是沒有這個震動問題會出現的 對不對所以說第一 可以加減速器啊 好那假設啊 我現在不看物體 我只看電機的 我就是要求電機輸出的轉速比較低 那怎麼辦呢 這裏也寫了啊 先說簡單的換伺服 就不擔心了 伺服電機它沒有低頻振動的特性 性能咱們剛剛講的更好一些，對不對 但是成本會高一些 那還可以選擇什麼呢 細分驅動什麼意思 用一個公式來表示一下 就是A乘以B等於C C很小，我又要求C不變 我想讓B增加，那怎麼辦 A減小，A對應的就是步距角 那細分它就能夠改變 也不能說改變 就是怎麼說呢 相當於改變 比如說我二級細分 那步距角相當於說變成了0.9度 那四級細分呢 變成了0.45度 爲了得到同樣的這個轉速 慢速頻率要增大兩倍 甚至是四倍 對不對 那就能夠避開這個低頻振動區間 解決這個問題 對不對 或者說咱們換大一規格的步進 這個方法用的比較少 就是呢 我這裏用的是兩相步進 我換成什麼呢 三相的 或者是五相的 對應的步距角會小很多 是吧 那爲了得到同轉速 match頻率要大一些 那就能夠避開這個低頻振動區間了 好這裏咱們也不多說 就是低頻振動特性所帶來的影響 還有呢該怎麼去解決 那下一個特性就是矩頻特性 曲線咱們剛剛也看了對不對 那麼這裏再延伸一點 你看這個曲線 是一個不是很平穩的曲線 那麼步進電機 它是沒有功率值的 有一個公式是這樣的 大家應該接觸過 電機功率P 它等於T乘以N除以955 從圖像中我們能看出 隨着轉速的增大 電機的輸出扭矩在降低 對不對 轉速增大扭矩降低 哎功率應該是不變的 但是不變的前提是 扭矩和轉速的乘積不變 而這裏的曲線 能夠表明它的乘積不可能不變 所以說步進電機沒有一個固定的功率值 對不對 然後呢 我們在選擇步進時 不能夠通過功率來選 要注意哦 好 那從圖像中我們還能夠得出一個結論 如果一開始你的啓動頻率比較高 對應的就是轉速比較高 對應的，也就是電機輸出扭矩比較小 對吧？ 或者一開始我在帶動機構時 機構比較重 負載過大 會出現什麼問題啊 丟步的問題 因爲這個扭矩比較小 滿足不了需求嘛 就會出現丟步的問題 大家在使用時也要注意這點 好吧 這是步進電機的幾個特性啊 重點是低頻振動特性 還有矩頻特性 還有上方這兩個 一個是電機的控制模式 一個是電機它的一個使用溫度 好吧 今天聊這麼多啊 下節課給大家着重地講一下 步進電機它的一些參數 包括製作號 步距角 保持轉矩 啓動轉矩最大同步速度轉子慣量等等 好吧今天聊這麼多 我是雲飛老師咱們下節課再見