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基本原理

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。





1、特点

感应子式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。

因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可

以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其

条件为C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线

（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。






2、分类
感应子式电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），

而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。
3、步进电机的静态指标术语
(1)相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。






(2)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。
(3)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*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）。
(4)定位转矩：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）
(5)静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 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，但过分采用减小气隙，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。





4、动态指标及术语：
(1)步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。
(2)失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。
(3)失调角： 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。
(4)最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率
(5)最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。
(6)运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图所示： 其它特性

还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越

大，即电机的频率特性越硬。 如下图所示： 其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。 要使平均电流大，尽可能提高驱动

电压，使采用小电感大电流的电机。
(7)电机的共振点：步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式的共振区一般在180-250pps之间（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角为0.9度），电机驱动电压越高，电机电流越大

，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。
(8)电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转，通电时序为DA-CD-BC-AB或()时为反转。






发展趋势

《中国步进电机制造行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》显示我国电机产业经过40多年的发展，特别是改革开放20多年以来的快速发展，小电机制造行业开始向规模化、标准化和自动化

方向发展，而大中型电机制造行业却向单机容量不断增大、要求特殊化、多样化、定制化的方向发展。取得了长足进步。新能源的快速发展带动了步进电机产业的迅速增长，我国电机行业发

展前景广阔。同时，笔者认为高效节能也是整个电机行业的发展趋势，小电机制造业的将会沿三大走向发展。





一、专业化、特殊化、个性化

随着电机行业的不断发展，电机产品的外延和内涵也不断拓展，电机产品广泛应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利、造船、港口装卸等各个领域。电机的通用性

逐渐向专用性方向发展，打破了过去同样的电机分别用于不同负载类型、不同使用场合的局面。电机正向专用性、特殊性、个性化方向发展。国内很多企业也在向专业化企业转型，如煤矿电

机厂、防爆电机厂、微特电机厂等，而企业是否具有非标准化定制的适应能力，是衡量一个企业未来发展潜力的重要方面。

二、产品单机容量不断增大

随着现代化工业生产规模的逐步增大，与之相配套的生产设备也向着集成化、大型化、规模化方向发展，拖动大型机械设备的电动机功率也随之越来越大，高电压等级、大容量、高性能电机

成为最重要的方向。对于各种轧机、电站辅机、高炉风机、铁道牵引、轨道交通、舰船动力、排灌用泵等传动用的大型交、直流电动机，单机容量不断扩大，品种也不断增多。这也促使电机

生产企业纷纷向高压大中型电机行业靠拢，以提高自身竞争力。

三、资源向优势企业集中

技术水平决定利润水平和竞争者数量从整个步进电机行业来讲，平均利润水平呈U形分布，竞争者数量呈倒U家用电器相关研究报告形的分布。目前，电机行业市场化程度高，电机企业数量众

多，整个行业处于整合、优化的变革过程当中。微型电机、大型电机(包括部分特种电机)由于技术难度高、前期投入较大、技术门槛较高，处于整个U型曲线的最高端，平均利润水平较高、竞

争者数量较少;小功率电机、小中型电机处于整个U型曲线的中间，竞争者数量较多，平均利润水平较低。

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