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步進電機作為一種控制精密位移及大范圍調(diào)速專用的電機, 它的旋轉(zhuǎn)是以自身固有的步距角角（轉(zhuǎn)子與定子的機械結(jié)構所決定）一步一步運行的, 其特點是每旋轉(zhuǎn)一步，步距角始終不變，能夠保持精密準確的位置。所以無論旋轉(zhuǎn)多少次，始終沒有積累誤差。由于控制方法簡單，成本低廉，廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機的運行需要有脈沖分配的功率型電子裝置進行驅(qū)動, 這就是步進電機驅(qū)動器。它接收控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號，按照步進電機的結(jié)構特點，順序分配脈沖，實現(xiàn)控制角位移、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向、制動加載狀態(tài)、自由狀態(tài)。控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號, 通過驅(qū)動器就能夠驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角。步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。角位移量與脈沖個數(shù)相關。步進電機停止旋轉(zhuǎn)時，能夠產(chǎn)生兩種狀態(tài)：制動加載能夠產(chǎn)生最大或部分保持轉(zhuǎn)矩（通常稱為剎車保持，無需電磁制動或機械制動）及轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（能夠被外部推力帶動輕松旋轉(zhuǎn)）。步進電機驅(qū)動器，必須與步進電機的型號相匹配。否則，將會損壞步進電機及驅(qū)動器。

“細分”是針對“步距角”而言的。沒有細分狀態(tài)，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，步進電機就按照整步旋轉(zhuǎn)一個特定的角度。步進電機的參數(shù)，都會給出一個步距角的值。如110BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這是步進電機固有步距角。通過步進電機驅(qū)動器設置的細分狀態(tài)，步進電機將會按照細分的步距角旋轉(zhuǎn)位移角度，從而實現(xiàn)更為精密的定位。以110BYG250A電機為例，列表說明：

可用看出，細分數(shù)就是指電機運行時的真正步距角是固有步距角(整步）的幾分指一。例如，驅(qū)動器工作在10細分狀態(tài)時，其步距角只有步進電機固有步距角的十分之一。當驅(qū)動器工作在不細分的整步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，步進電機旋轉(zhuǎn)1.8°；而用細分驅(qū)動器工作在10細分狀態(tài)時，電機只轉(zhuǎn)動了0.18° 。其實，細分就是步進電機按照微小的步距角旋轉(zhuǎn)，也就是常說的微步距控制。當然，不同的場合，有不同的控制要求。并不是說，驅(qū)動步進電機必須要求細分。有些步進電機的步距角設計為3.6°、7.5°、15°、36°、180°，就是為了加大步距角，以適應特殊的工況條件。細分功能，只是是由驅(qū)動器采用精確控制步進電機的相電流方法，與步進電機的步距角無關，而與步進電機實際工作狀態(tài)相關。

運行拍數(shù)與驅(qū)動器細分的關系是：運行拍數(shù)指步進電機運行時每轉(zhuǎn)一個齒距所需的脈沖數(shù)。例如：110BYG250A電機有50個齒，如果運行拍數(shù)設置為160，那么步進電機旋轉(zhuǎn)一圈總共需要50×160＝8000步；對應步距角為360°÷8000＝0.045°。這就是驅(qū)動器設置為40細分狀態(tài)。對于用戶來說，沒有必要去計算幾步幾拍，這是生產(chǎn)廠家配套的事情。用戶只要知道：控制系統(tǒng)所發(fā)出的脈沖率數(shù)，除以細分數(shù)，就是步進電機整步運行的脈沖數(shù)。例如：步進電機的步距角為1.8°時，每秒鐘200個脈沖，步進電機就能夠在一秒鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)一圈；當驅(qū)動器設置為40細分狀態(tài)，步進電機每秒鐘旋轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)，就要給到8000個。

步進電機驅(qū)動器采用細分功能，能夠消除步進電機的低頻共振（震蕩）現(xiàn)象，減少振動，降低工作噪音。隨著驅(qū)動器技術的不斷提高，當今，步進電機在低速工作時的噪音已經(jīng)與直流電機相差無幾。低頻共振是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，只有采用驅(qū)動器細分的辦法，才能減輕或消除。

利用細分方法，又能夠提高步進電機的輸出轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動器在細分狀態(tài)下，提供給步進電機的電流顯得“持續(xù)、強勁”，極大地減少步進電機旋轉(zhuǎn)時的反向電動勢。

驅(qū)動器的細分功能，改善了步進電機工作的旋轉(zhuǎn)位移分辨率。因此，步進電機的步距角，就沒有必要做得更小。選擇現(xiàn)有的常規(guī)標準步距角的步進電機，配置40細分以下的驅(qū)動器，就能夠完成精密控制任務。由于步進電機步距角的原因，驅(qū)動器的細分數(shù)再加大，已經(jīng)沒有實際意義。通常，選擇5、8、10、20細分，就能夠適應各種工控要求。

平時，采用三種方法來該變步進電機的旋轉(zhuǎn)方向。

一、改變控制系統(tǒng)的方向信號，即高電平或低電平。

二、對于有兩路脈沖輸入的驅(qū)動器，改變脈沖的順序。

三、調(diào)整步進電機其中一組線圈的兩個線頭位置，重新接入驅(qū)動器。 具體方法見下表：

電機接線方式	原來接線序列	換向后接線序列
兩相四線	A，A‘，B，B‘	A‘，A，B，B‘或者A，A‘，B‘，B
三相三線	A，B，C	B，A，C或者A，C，B
三相六線	A，A‘，B，B‘，C，C‘	B，B‘，A，A‘，C，C‘或者A，A‘，C，C‘，B，B‘
五相五線	A，B，C，D，E	E，D，C，B，A

　

四相混合式步進電機，可以認為是二相混合式步進電機。多組線圈多個抽頭，是為了適應不同工控條件而設計的。由于步進電機的線圈，與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩有著密切的關系。高速與低速工作的步進電機參數(shù)有所不同。通常，高速步進電機的電感要求小一點，低速工作時要求大一點的電感量。但是，這也不是絕對的。更多的實際應用，還考慮權衡其它眾多相關因素。下面就幾種步進電機的線圈繞組及出線，采用雙極性驅(qū)動器，說明接線方法：

兩相四線電機：1 和2為一相，分別接A和/A；3和4為一相，分別接B和/B。參考下圖：

一、1和2為一相，分別接A和/A；5和6為一相，分別接B和/B。

3和4不用，分別懸空（不要相連）。

二、1、3為一相，定義A、/A；4、6為一相，定義為B、/B。2和5分別懸空不用（不要相連）。

參考下圖：

四相八線電機， 有兩種接法。

并聯(lián)接法：1和3相連，2和4相連，分別接A和/A；5和7相連，6和8相連，

分別接B和/B。

串聯(lián)接法：1和4為一相，分別接A和/A；2、3連接好不用；5、8為一相，分別接B、/B，6、7連接好不用。

參考下圖：

6.四相五線步進電機如何接驅(qū)動器？

上述四相六線、八線步進電機，都可在生產(chǎn)過程中，接為五線制，適應特殊需要。驅(qū)動器就要選擇單極性驅(qū)動方式，例如HSM8672單極性步進電機驅(qū)動器。如上圖：四相六線步進電機的2、5并聯(lián)為一線；四相八線步進電機的2、3、6、7并聯(lián)為一線。

步進電機跑高速需要高電壓支持。步進電機的工作電壓，能夠適應在較大范圍內(nèi)調(diào)整。只要將輸入電壓加高一點，就可以解決。但是，要特別注意驅(qū)動器的輸入電壓不能高于驅(qū)動器電源端標注的最高電壓，否則，會燒毀驅(qū)動器。

步進電機只能夠由數(shù)字信號控制運行的，當脈沖提供給驅(qū)動器時，在過于短的時間里，控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導致步進電機堵轉(zhuǎn)。要解決這個問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進電機起步時，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。

步進電機轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動器一個脈沖，步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角（細分時為一個細分步距角）。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內(nèi)部的反向電動勢的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應將跟隨不上電信號的變化，將導致堵轉(zhuǎn)和丟步。所以步進電機在高速啟動時，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時也要有降速過程，以保證實現(xiàn)步進電機精密定位控制。加速和減速的原理是一樣的。下面就加速實例加以說明：

加速過程，是由基礎頻率（低于步進電機的直接起動最高頻率）與跳變頻率（逐漸加快的頻率）組成加速曲線（降速過程反之）。跳變頻率是指步進電機在基礎頻率上逐漸提高的頻率，此頻率不能太大，否則會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。加減速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當然也可采用直線或正弦曲線等。使用單片機或者PLC，都能夠?qū)崿F(xiàn)加減速控制。對于不同負載、不同轉(zhuǎn)速，需要選擇合適的基礎頻率與跳變頻率，才能夠達到最佳控制效果。指數(shù)曲線，在軟件編程中，先算好時間常數(shù)存貯在計算機存貯器內(nèi)，工作時指向選取。通常，完成步進電機的加減速時間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時間，對絕大多數(shù)步進電機來說，很難實現(xiàn)步進電機的高速旋轉(zhuǎn)。

很多工控場合，要求步進電機運行平穩(wěn)、振動小、噪音低、瞬間完成執(zhí)行指令、高精度定位，都需要在編寫軟件時使用加減速方法。脈沖頻率的不同時間常數(shù)，對于某個工控現(xiàn)場步進電機的運行，將會產(chǎn)生不同的控制效果。這就要求控制程序的編寫人員，深入了解控制要求，明確控制目標，做到錦上添花，力求完美。