DIY雕刻机或其他机械必备的基础知识之一 ------步进电机篇
1 细分驱动器名词解析
2运动控制系统简介
3步进电机发热问题解答
4步进电机选型的9条原则(供参考)
5步进驱动常见问题和处理方法：
6发现步进电机定位不准怎么办
7有关步进电动机驱动系统的基本知识
8步进电机接线方法和电流设定问题
9步进电机应用F.A.Q
10步进电机小知识
11步进电机原理及使用说明
1、何为驱动器的细分?
要了解“细分”，先要弄清“步距角”这个概念：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°)，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，参见下表(还以型86BYG250A电机为例)：
电机固有步距角 所用驱动器类型及工作状态 电机运行时的真正步距角
0.9°/1.8° 驱动器工作在半步状态 0.9°
0.9°/1.8° 细分驱动器工作在5细分状态 0.36°
0.9°/1.8° 细分驱动器工作在10细分状态 0.18°
0.9°/1.8° 细分驱动器工作在20细分状态 0.09°
0.9°/1.8° 细分驱动器工作在40细分状态 0.045°
从上表可以看出：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为‘电机固有步距角’的十分之一，也就是说：‘当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18° ’，这就是细分的基本概念。
★细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
2、驱动器细分后的主要优点有哪些?
完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机(尤其是反应式电机)的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果您的步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧)，选择细分驱动器是唯一的选择。?提高了电机的输出转矩。尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40% 。?提高了电机的分辨率。由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，‘提高电机的分辨率’是不言而喻的。
以上这些优点，尤其是在性能上的优点，并不是一个量的变化，而是质的飞跃。根据我们的记录，原来使用不细分驱动器的用户通过比较后，大都改选为细分驱动器。所以我们建议您最好选用细分驱动器。
3、何为混合式步进电机，何为反应式步进电机，两者有何区别?
在结构和材料上不同，反应式电机不象混合式电机
那样内部具有永久磁性材料，故反应式电机没有自阻，而混合式电机有自阻(即在电机未加电的情况下有一定的自锁力)。?在运行性能上有差别，混合式电机运行时相对较平稳，输出力矩相对较大，运行声音小。?两种电机在价格上有差别，反应式电机比混合式电机相对便宜。
4、何为步进电机的相数，我应该选择几相的步进电机?
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°等、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。
[ 本帖最后由 pmmq 于 2010-8-17 19:23 编辑 ]
电机发热的原理：
我们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。
步进电机发热的合理范围：
电机发热允许到什么程度，主要取决于电机内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温下(130度以上)才会被破坏。所以只要内部不超过130度，电机不会损环，而这时表面温度会在90度以下。所以，步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的，也可以粗略判断：用手可以触摸1-2秒以上，不超过60度；用手只能碰一下，大约在70-80度；滴几滴水迅速气化，则90度以上了。
步进电机发热随速度变化的情况：
采用恒流驱动技术时，步进电机在静态和低速下，电流会维持恒定，以保持恒力矩输出。速度高到一定程度，电机内部反电势升高，电流将逐步下降，力矩也会下降。因此，因铜损带来的发热情况就与速度相关了。静态和低速时一般发热高，高速时发热低。但是铁损(虽然占的比例较小)变化的情况却不尽然，而电机整个的发热是二者之和，所以上述只是一般情况。
发热带来的影响：
电机发热虽然
一般不会影响电机的寿命，对大多数客户没必要理会。但是严重时会带来一些负面影响。如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，会影响电机的动态响应，高速会容易失步。又如有些场合不允许电机的过度发热，如医疗器械和高精度的测试设备等。因此对电机的发热应当进行必要的控制。
如何减少电机的发热：
减少发热，就是减少铜损和铁损。减少铜损有两个方向，减少电阻和电流，这就要求在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的电机，对两相电机，能用串联的电机就不用并联电机。但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。对于已经选定的电机，则应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能，前者在电机处于静态时自动减少电流，后者干脆将电流切断。另外，细分驱动器由于电流波形接近正弦，谐波少，电机发热也会较少。减少铁损的办法不多，电压等级与之有关，高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升，但也带来发热的增加。所以应当选择合适的驱动电压等级，兼顾高速性，平稳性和发热，噪音等指标。
步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，其特点是没有积累误差(精度为百分之100)，所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
为了让更多的用户了解步进电机及步进电机驱动器，选择到最适合自己使用要求的步进电机和步进电机驱动器，特将有关选型原则介绍如下：(仅供参考)
1. 首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。最简单的方法是在负载轴上加一杠杆，用弹簧秤拉动杠杆，拉力乘以力臂长度既是负载力矩。或者根据负载特性从理论上计算出来。由于步进电机是控制类电机，所以目前常用步进电机的最大力矩不超过 45Nm ，力矩越大，成本越高，如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围，可以考虑加配减速装置。
2. 确定步进电机的最高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要，步进
电机的特性是随着电机转速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多参数有关，如 : 驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等，一般的规律是：驱动电压越高，力矩下降越慢；电机的相电流越大，力矩下降越慢。在设计方案时，应使电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分，当然这样说很不规范，可以参考〈矩 - 频特性〉。
3. 根据负载最大力矩和最高转速这两个重要指标，再参考〈矩 - 频特性〉，就可以选择出适合自己的步进电机。如果您认为自己选出的电机太大，可以考虑加配减速装置，这样可以节约成本，也可以使您的设计更灵活。要选择好合适的减速比，要综合考虑力矩和速度的关系，选择出最佳方案。
4. 最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )力矩余量和转速余量。
5. 尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器，且使驱动器工作在细分状态。
7. 选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区，也就是说并非电机的扭矩越大越好，要和速度指标一起考虑。
8．在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9．在选购时是采用两相的还是三相的，这并没有什么具体的要求，只要步距角能满足使用要求就行
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运动控制是一门有关如何对物体位置和速度进行精密控制的技术。典型的运动控制系统由三部份构成：控制部分；驱动部分；执行部分。如下图所示：
5.gif (14.07 KB)
2010-8-17 19:10
其中运动执行部件通常为步进电机或者伺服电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。其特点是没有积累误差，因而广泛应用于各种开环控制。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机的运行要有一电子装置进行驱动， 这种装置就是步进电机驱动器， 它是把控制系统发出的脉冲信号，加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。因此典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成：
1. 步进控制器，由单片机实现。
2．驱动器，把单片机输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。
3．步进电机。
1、系统常识：步
进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。2、系统概述：步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
3、系统控制：步进电动机不能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（步进电动机驱动器）。控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
4、用途： 步进电动机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电动机驱动器性能提高），步进电动机的需求量与日俱增。步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10’）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。
（3）混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电动机没有区别（但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须相同），转子结构较
为复杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽）。一般为两相或四相；须供给正负脉冲信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；是目前发展较快的一种步进电动机。
6、步进电动机按工作方式分类：可分为功率式和伺服式两种。
（1）功率式：输出转矩较大，能直接带动较大负载（一般使用反应式、混合式步进电动机）。
（2）伺服式：输出转矩较小，只能带动较小负载（一般使用永磁式、混合式步进电动机）。
7、步进电动机的选择：
（1） 首先选择类型，其次是具体的品种与型号。
（2） 反应式、永磁式和混合式三种步进电动机的性能指标、外形尺寸、安装方法、脉冲电源种类和控制电路等都不同，价格差异也很大，选择时应综合考虑。
（3） 具有控制集成电路的步进电动机应优先考虑。
8、步进电动机的基本参数：
（1）电机固有步距角： 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机工作时的实际步距角，实际步距角和驱动器有关。
（2）步进电动机的相数： 是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电动机。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° 。步进电动机增加相数能提高性能，但步进电机的结构和驱动电源都会更复杂，成本也会增加。
（3）保持转矩（HOLDING TORQUE）：也叫最大静转矩，是在额定静态电流下施加在已通电的步进电动机转轴上而不产生连续旋转的最大转矩。它是步进电动机最重要的参数之一，通常步进电动机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电动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的步进电动机。
（4）步距精度：可以用定位误差来表示，也可以用步距角误差来表示。
（5）矩角特性：步进电动机的转子离开平衡位置后所具有的恢复转矩，随着转角的偏移而变化。步进电动机静转矩与失调角的关系称为矩角特性。
（6）静态温升：指电机静止不动时，按规定的运行方式中最多的相数通以额定静态电流，达到稳定的
热平衡状态时的温升。
（7）动态温升：电机在某一频率下空载运行，按规定的运行时间进行工作，运行时间结束后电机所达到的温升叫动态温升。
（8）转矩特性：它表示电机转矩和单相通电时励磁电流的关系。
（9）启动矩频特性：启动频率与负载转矩的关系称为启动矩频特性。
（10）运行矩频特性/惯频特性：略
（11）升降频时间：指电机从启动频率升到最高运行频率或从最高运行频率降到启动频率所需的时间。
（12）DETENT TORQUE：是指步进电动机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易产生误解；反应式步进电动机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。
9、步进电动机的一些特点：
（1）步进电动机没有积累误差：一般步进电动机的精度为实际步距角的3-5%，且不累积。
（2）步进电动机在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上（由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式）。
（3）即使是同一台步进电动机，在使用不同驱动方案时，其矩频特性也相差很大。
（4）步进电动机与其它电动机不同，其标称额定电压和额定电流只是参考值；又因为步进电动机是以脉冲方式供电，电源电压是其最高电压，而不是平均电压，所以，步进电动机可以超出其额定值范围工作。但选择时不应偏离额定值太远。
（5）步进电动机外表允许的最高温度： 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电动机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
（6）步进电动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。
（7）步进电动机低速时可以正常运转,但若高于一定频率就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电动机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电动机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
（8）四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法
或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较低的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而电机发热较大。
（9）混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围 （比如IM483的供电电压为12～48VDC），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。
（10）供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。
（11）当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态
（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。
（12）用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向，只需将电机与驱动器接线的A+和A-（或者B+和B-）对调即可。
10、步进电动机驱动器的一些特点：
（1）构成步进电动机驱动器系统的专用集成电路：
A 脉冲分配器集成电路：如三洋公司的PMM8713（三/四相）、PMM8723（四相）、PMM8714（五相）等。
B 包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路：如SGS公司的L297（四相）、L6506（四相）等。
C 只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路：如日本新电元工业公司的MTD1110（四相斩波驱动）和MTD2001（两相、H桥、斩波驱动）。
D 将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路，如MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。
（2）“细分驱动”概述：
概念：将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法，称为细分驱动，细分是通过驱动器精确控制步进电动机的相电流实现的，与电机本身无关。其原理是，让定子通电相电流并不一次升到位，而断电相电流并不一次降为0（绕组电流波形不再是近似方波，而是N级近似阶梯波），则定子绕组电流所产生的磁场合力，会使转子有N个新的平衡位置（形成N个步距角）。
最新技术发展：国内外对细分驱动技术的研究十分活跃，高性能的细分驱动电路，可以细分到上千甚至任意
细分。目前已经能够做到通过复杂的计算使细分后的步距角均匀一致，大大提高了步进电动机的脉冲分辨率，减小或消除了震荡、噪声和转矩波动，使步进电动机更具有“类伺服”特性。
对实际步距角的作用：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对步距角的要求。如果使用细分驱动器，则用户只需在驱动器上改变细分数，就可以大幅度改变实际步距角，步进电机的‘相数’对改变实际步距角的作用几乎可以忽略不计。
采用细分技术与步进电动机精度提高的关系：步进电动机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后电机运转时对每一个脉冲的分辨率提高了，但运转精度能否达到或接近脉冲分辨率还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。
真正的细分对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高。国内有一些驱动器采用对电机相电流进行“平滑”处理来取代细分，属于“假细分”，“平滑”并不产生微步，会引起电机力矩的下降。真正的细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。
所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。要了解“细分”，先要弄清“步距角”这个概念：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。步进电机驱动器原理细分功能完全是由驱动器精确控制电机的相电流所产生的，与。。
步进电机接线方法是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。
电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机接线方法是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。
步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。步进电机接线方法广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。步进电机接线方法而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可。
步进电机接线方法在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。
选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。步进电机接线方法在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。
步进电机接线方法细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 步进电机接线方法选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角（o/脉冲） S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1 （1/i2) （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N） S ---丝杆螺距（cm） （3）计算电机输出的总力矩M M=Ma Mf Mt （1-3） Ma=（Jm Jt).n/T×1.02×10ˉ2 （1-4） 式中Ma ---电机启动加速力矩（N.m) Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n---电机所需达到的转速（r/min） T---电机升速时间（s） Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5） Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m) u---摩擦系数 η---传递效率 Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6） Mt---切削力折算至电机力矩（N.m) Pt---最大切削力（N） （4）负载起动频率估算。步进电机接线方法的数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为 fq=fq0 1/2 （1-7） 式中fq---带载起动频率（Hz） fq0---空载起动频率 Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩（N.m) 若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算. （5）运行的最高频率与升速时间的计算。
步进电机接线方法由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降，因此在最高频率 时，由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足够的余量。 （6）负载力矩和最大静力矩Mmax。
负载力矩可按式（1-5）和式（1-6）计算，电机在最大进给速度时，步进电机接线方法由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和，并留有余量。
最多vdf问： 如何控制步进电机的旋转方向？
a.可以改变控制系统的方向电平信号。
b.可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下：
对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。
对于三相电机，不能将其中一相的电机线交换，而应顺序交换其中的两
相，如把A+和B+交换，
A-和B-交换。
问： 步进电机的噪声特别大，没有力，并且电机振动，怎么办？
遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法：
a.改变输入信号频率CP来避开振荡区。
b.采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。
问： 当步进电机通电后，电机轴不转怎么办？
有以下几种原因会造成电机不转：
a.过载堵转
b.电机是否已损坏
c.电机是否处于脱机状态
d.脉冲信号CP是否到零
问： 步进电机驱动器通电后，电机在抖动，不能运转，怎么办？
遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接又没有接错，如没有接错，再检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。若以上原因都不是，可能是驱动器缺相，请速与我公司联系。
问： 如何做好步进电机的升降曲线？
步进电机的转速是随输入脉冲信号的变化而变化的。从理论上说，只要给驱动器脉冲信号即可。每给驱动器一个脉冲（CP），步进电机就旋转一个步距角（细分时为一个细分步距角）。但是，由于步进电机性能关系，CP信号变化太快，步进电机将跟不上电信号的变化，这时会产生堵转和丢步现象。所以步进电机要在高速时，必须有升速过程，在停止时必须有降速过程。一般升速与降速规律相同，以下以升速为例介绍：
升速过程由起跳频率加升速曲线组成（降速过程反之）。起跳频率不能太大，否则也会产生堵转和失步。升降速曲线一般是为指数曲线或经过修调的指数曲线，当然也可采用直线或正弦曲线等。用户需根据自己的负载选择合适的响应频和升降速曲线，找到一条理想的曲线并不容易，一般需要多次试机才行。指数曲线在实际软件编程过程中比较麻烦，一般事先算好时间常数存储在计算机存储器呢，工作过程中直接选取。
问： 步进电机发烫，正常温度范围是多少？
步进电机温度过高会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至失步。因此电机外表允许最高温应取决于不同磁性材料的退磁点。一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至还高。所以步进电机外表在摄氏80-90度完全正常。
问： 两相步进电机和四相步进电机有何不同？
两相步进电机在定子上只有两个绕组，有四根出线，整步为1.8°，半步为0.9°。在驱动器中，只要对两相绕组电流通断和电流方向进行控制就可以了。而四相步进电机在定子上有四个绕组，有八根出线，整步为0.9°，半步为0.45°，不过驱动器中需要对四个绕组进行控制，电路相对复杂了。所以两相电机配两相驱动器，四相八线电机有并联、串联、单极型三种
接法。并联接法：四相绕组两两相并，绕组的电阻与电感成倍减小，电机运行时加速性能好，高速带载力矩大，但是电机需要输入两倍于额定电流的电流，发热较大，对驱动器输出能力要求相应提高。而在串联使用时，绕组的电阻与电感成倍的增大，电机低速运行时稳定，噪音和发热较小，对驱动器要求不高，但高速力矩损耗大。所以用户可根据要求来选择四相八线的步进电机接线方法。
问： 电机是四相六根线，而驱动器只要求解四根线时，该怎样使用？
对于四相六根线电机，中间抽头的两根线悬空不接，其他四根线和驱动器相连。
问： 反应式步进电机与混合式步进电机的区别？
在结构与材料上不同，混合式电机内部有永磁型材料，所以混合式步进电机运行时相对平滑，输出浮载力大，噪音小。
问： 三相反应式步进电机是四根线，而驱动器要求六根线，请问电机能否使用？
我公司生产的三相反应式驱动器所驱动的电机是六根线的（三个绕组独立行出），四根线电机不能使用。