步进电机的主要参数概念

相：绕组的个数

齿距角：转子相邻两齿的夹角

拍：绕组的通电状态。如：三拍表示一个周期共有三种通电状态，六拍表示一个周期共有六种通电状态，每个周期步进电机转动一个齿距角

步距角θs：转子每拍转动的角度，步距角θs=360/（NZ）

N：步进电机的拍数

Z：转子的齿数

步距角反映出步进电机的精度，步距角越小，该步进电机能够输出的单位位移量越小。步距角与电机本身结构（转子齿数）和工作方式（拍数）有关。

空载启动频率：即步进电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。

丢步（失步）：转子前进的步数小于脉冲数

越步：转子前进的步数多于脉冲数

保持转矩（HOLDING TORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

转动角度与转速的计算

转动角度的计算

步进电机转动的角度θ=θs*Y

Y：脉冲数

以步距角为1.8°两相步进电机为例

电机转速的计算

电机启动时要先从低转速开始，慢慢到高转速，即频率由低到高，到达设定的转速。

步进电机的转速V计算公式：

f:脉冲频率（Hz），即每秒输入脉冲数

步进电机的速度与转矩特性

相同尺寸下的伺服电机与步进电机的速度力矩特性比较如下图

由上图知：

步进电机低转速扭矩大，高转速扭矩小（原因参见反电动势特性章节）

相同尺寸的步进电机和伺服电机，低转速步进电机扭矩大

步进电机适合低转速，高扭矩的的应用场景。

反电动势特性

电动势的来源

电动势，是导体内电子运动的必要条件，也是电子运动趋势的一种表现，因而具有一定的方向性。

电动势的方向，规定为从电源的负极，经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。

反电动势，是指由反抗电流发生改变的趋势而产生电动势。

反电动势一般出现在电磁线圈中，如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。

电机的反电动势

对于电动机产品，定子部分是电能的输入端，而转子部分则是电机做功的输出端；通过定子部分输入的电能，一部分用于转子部分做功，另一部分则会消耗于线路内阻，以及其他损耗。

转子部分产生的反电动势，即电动机做功的要素。反电动势消耗了电路中的电能，但它并不是一种“损耗”，与反电动势对应的那部分电能，将转化为用电设备的能量输入。

影响电机反电动势的因素，包括定子绕组的匝数、转子磁体产生的磁场、转子角速度和定子与转子之间的气隙。

反电动势特性

当负载过大或机械故障导致堵转时，这时反电动势很小，相当于电阻很小的绕组直接接在电源两端，在相同工作电压下电流会很大，电机绕组将会应为电流多大而烧坏。

因此转子静止启动时，如堵转或启动瞬间，应为反电动势较小，所以电流较大。

电机损耗（铜损、铁损和谐波损耗）

通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。

绕组线圈有电阻，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。