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混合式步进电机

混合一词的意思是组合或结合。混合式步进电机或HB步进电机是可变磁阻步进电机和永磁步进电机特性的组合。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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。混合式步进电机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，广泛应用于位置和速度的各种应用中，HB电机有基本型、编码器型、IP65型、带驱动和控制器的集成型、刹车型和减速机型等不同类型。超300个型号，全部现货供应!

混合式步进电机是综合了永磁式和反应式的优点而设计的步进电机。它又分为两相、三相和五相，两相步进角一般为0.9度、1.8度，三相步进角一般为1.2度，而五相步进角一般为0.72度。混合式步进电机在力矩、速度、分辨率等方面性能优异。鸣志的混合式步进电机有：标准混合式步进电机、力矩增强型混合式步进电机、高精度混合式步进电机、平滑型混合式步进电机以及防腐蚀混合式步进电机等。

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混合式步进电机的特性有哪些？

精确定位控制——步进电机以固定的步进角旋转，就像时钟的秒针一样。

混合式步进电机有哪些特性？

步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置。当施加一定顺序的电脉冲指令，步进电机的轴以一定的角度分步转动。
步进电机是能实现准确位置控制的装置。在数字、模拟、通信等各种控制信号下，步进电机被广泛地运用在多种位置和速度控制的应用中。

特点

• 准确位置控制

步进电机以一个固定的步距角转动，就像时钟内的秒针。这个角度称为基本步距角。鸣志提供两种基本步距角来作为标准电机：基本步距角为1.8°的两相步进电机和基本步距角为1.2°的三相步进电机。
除标准电机以外，鸣志也提供其它基本步距角的步进电机，分别是0.72°，0.9°，1.5°，3.6°，3.75°。这些电机并没有列在此目录中，具体事宜请联系鸣志公司。

• 简单的脉冲信号控制

需高精度定位的系统如下所示。控制器发出的脉冲信号可以准确地控制步进电机的转动角度和速度。

准确位置控制

脉冲信号控制

• 什么是脉冲信号？脉冲信号是一个电压反复在ON 和OFF 之间改变的电信号。
每个ON/OFF 周期被记为一个脉冲。单个脉冲信号指令使电机出力轴转动一步。
对应电压ON 和OFF 情况下的信号电平被分别称为“H”和“L”。• 转动距离与脉冲数成比例关系

步进电机的转动距离正比于施加到驱动器上的脉冲信号数（脉冲数）。步进电机转动（电机出力轴转动角度）和脉冲数的关系如下所示：

• 转速与脉冲频率成比例关系

步进电机的转速与施加到驱动器上的脉冲信号频率成比例关系。电机的转速[r/min] 与脉冲频率[Hz] 的关系如下（整步模式）：

• 高力矩、小体积

步进电机的重要特征之一是高力矩、小体积。
这些特征使得电机具有优秀的加速和响应，使得这些电机非常适合那些需要频繁启动和停止的应用中。
鸣志也有带减速机型电机可供选择，以满足低速下更高力矩的需求。

• 能够频繁启动/ 停止	• 相同尺寸下的伺服电机与步进电机的速度力矩特性比较

• 电机在停止位置自保持绕组通电时步进电机具有全部的保持力矩。这就意味着步进电机可以在不使用机械刹车的情况下保持在停止位置。
• 装有电磁刹车的电机一旦电源被切断，电机自身的保持力矩丢失，电机不能在垂直操作中或施加外力作用下保持在停止位置。在提升和其它相似应用中需要使用带电磁刹车的电机。
• 闭环伺服控制步进电机

鸣志创新性地将伺服控制技术融入步进电机之中，创造出具有全新优异性能表现的运动控制终端—步进伺服。步进伺服驱动器大大提升了步进电机的运行效果，具有控制更智能、运行更高效、结构更紧凑、定位更准确、运行更快速和平滑等诸多特点。

闭环步进控制原理

混合式步进电机的分类？

鸣志可以提供各种不同类型的步进电机，包括基本型、编码器型、IP65 型、带驱动和控制器的集成式型、刹车型和减速机型。

步进电机分类

鸣志可以提供各种不同类型的步进电机，包括基本型、编码器型、IP65 型、带驱动和控制器的集成式型、刹车型和减速机型。我们也可以提供不同类型的组合产品以满足客户优化运动控制单元紧凑性的要求，例如：鸣志可以提供同时带有减速机和编码器的电机，或者带有驱动器、控制器和编码器的IP65 型集成式电机。

• 基本型基本型易于使用，功能和特性设计优秀，足以满足大多数的使用要求。
• 编码器型编码器型步进电机可以实现闭环控制，编码器反馈信号可以用来位置验证，实现堵转检测和失步补偿的功能。
• IP65 型带有防尘和防水设计的IP65 型步进电机，在例如食品饮料工业或户外运用等潮湿工厂环境应用是一个理想选择。 IP65 的标准定义是一种可以防尘( 完全防止灰尘进入) 并防止水射流( 从任何方向对准设备的射水不引起伤害)。
• 集成了驱动器和控制器的一体化电机相比于分体式的电机和驱动器，集成式步进电机空间设计紧凑，减小系统布线并降低了安装维护成本。对于集成了控制器的产品，只需要连接电源线，以及必要的通信线及传感器信号，分布式的运动控制功能大大降低了控制器的成本，并且使得在组建复杂的系统时更加的简单。
• 刹车型这种电机包含一个失电有效式电磁刹车。当电源由于停电或其他突发事件被意外切断时，电磁刹车将负载保持当前位置以防止掉落或移动。刹车型步进电机被广泛地运用在垂直轴应用中。
• 减速机型为更好的利用电动机的高控制性，加装了高精度的行星式减速机。减速机大大地保证了在一些甚至需要很大力矩的应用中的准确和平滑的操作。

控制模式

鸣志拥有先进的步进电机驱动技术，步进电机可以工作在脉冲控制、模拟量控制、现场总线控制、程序驻留模式等多种控制模式。鸣志的步进驱动器支持各种类型的控制信号，包括数字信号、模拟信号，支持各种工业现场总线网络控制。鸣志特有的Q 编程型驱动器可以通过执行存储的程序完成复杂的单轴运动控制。

• 脉冲控制

脉冲控制是一种步进电机位置和速度控制的传统方式。
转动距离取决于脉冲数，转速取决于脉冲频率。

脉冲控制

三种常见的脉冲控制方式是脉冲方向型，CW/CCW 脉冲型和A/B 正交脉冲型

• 脉冲方向型默认情况下，当脉冲输入由高变低 (下降沿) 跳变，方向输入为低电平 (或悬空)时，电机在顺时针方向上转动一个步长；默认情况下，当脉冲输入由高变低 (下降沿) 跳变，方向输入为高电平时，电机在逆时针方向上转动一个步长； *DIR输入的方向定义可以通过鸣志的软件配置。
• CW/CCW脉冲型默认情况下，当CW脉冲输入由高变低 (下降沿) 跳变，CCW脉冲输入为低电平(或悬空) 时，电机在顺时针方向上转动一个步长；默认情况下，当CCW脉冲输入由高变低 (下降沿) 跳变，CW脉冲输入为低电平(或悬空) 时，电机在逆时针方向上转动一个步长； *方向定义可通过鸣志的软件配置。
• A/B正交脉冲型电机根据从一个双通道增量主编码器反馈给驱动器的信号转动。方向定义可通过鸣志的软件配置。方向由哪个通道领先另一个通道所决定。右图显示当电机配置在输入A超前输入B的情况时，电机在CW方向上转动。

• 模拟量控制

鸣志的步进驱动器支持基于模拟信号的速度控制和位置控制，步进伺服还支持基于模拟信号控制的力矩模式。

模拟量控制

• 现场总线控制

鸣志的步进驱动器支持各种工业现场总线包括RS-485、Modbus、CAN、Ethernet 和EtherCAT。

现场总线控制

• 程序驻留模式

鸣志特有的Q 编程型驱动器可以通过执行存储的程序完成复杂的单轴运动控制。
Q 型驱动器可以在非易失性存储器中存储运行多达744 条Q 程序指令。Q 程序可以通过Q Programmer 软件创建，可以提供多任务，数学运算( 基于模拟量和数字量参数)，条件处理，数据寄存器操作等丰富功能。Q 编程语言是一种简单的文本指令。

程序驻留模式控制

步进电机如何选型？

如何正确选择步进电机，需要考虑到转矩、负载、电流、惯量、转速、精度等因素，明确步进电机的这些要素，才能选对适合应用的步进电机。

• 步进电机选型

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。如何正确选择步进电机，需要考虑到转矩、负载、电流、惯量、转速、精度等因素，明确步进电机的这些要素，才能选对适合应用的步进电机。
1、选择步进电机电机种类（PM型、VR型、HB型）
步进电机按转子的构造大体分为：由钣金爪极与圆筒线圈组成的定子和永磁铁氧体组成的PM型；转子不使用永久磁铁的VR型；转子由两个磁极中间加一个磁铁组成的HB型三种类型。其各自的特点如下表：

	PM型	HB型	VR型
步距角	7.5°~15°较多	1.8°较多	1.8°~15°
转矩	小	大	中~大
时间常数	小~中	小	大
价格	便宜	高价	高价

如上表所示，要考虑转矩、步距角、时间常数及价格4点，以此判断何种步进电机合适。
例如PM型轴承不像HB型使用滚柱轴承，而是用金属滑动轴承，如施加弹性负载时，采用皮带传递负载或利用滚珠丝杠进行转矩传动，金属滑动轴承的径向载荷或止推载荷的允许值出现故障的情况会很多，并且需要注意PM型的使用温度范围。VR型步进电机作伺服电机使用时要进行闭环控制，所以很少使用VR型步进电机。原因是其价格接近HB型步进电机，分辨率只有HB型的½，并且不如永磁电机效率高，而且其暂态特性差。HB型转矩大、分辨率高，多用于位置定位或低速运行，但易产生振动或噪声问题。 2、判断需要多大的力矩：静力矩是选择步进电机的主要参数之一，在判断需要多大的静力矩时要保证步进电机的输出转矩大于负载所需的转矩，这样才能保证整个系统的正常运转，而负载可分为惯性负载和摩擦负载两种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接启动时两种负载均要考虑，加速启动时主要考虑惯性负载，恒速运行时只要考虑摩擦负载。在计算整个机械系统的负载转矩时，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其可靠运行（步进电机的安全系数一般选择1.3~2）。在实际工作过程中，各种频率下的负载转矩必须在矩频特性曲线的范围内，一般来说，静力矩越大的电机，输出转矩也越大，承受负载能力越强。 3、判断电机的运转速度：选用市面出售的产品，根据使用速度，使步进电机工作在最佳状态很重要，在选型的过程中要尽量避免出现小马拉大车和性能过剩的情况。那么怎样才能从转速的角度选择合适的步进电机呢，这就要把步进电机的工作的三种速度状态分清楚：（1）只在低速下使用；（2）在2000rpm以上的高速工况下使用；（3）由低速到高速宽范围使用的三种速度状态。
由于低速运行容易产生振动和共振，为避免或减小振动，电机的步距角要小，而且两相电机不如三相电机好。进一步分析，全步进不如半步进、细分步进的好。步进电机高速运行时，因线圈电感的影响，会限制线圈电流的流入，所以应选择相电流较大、电感较小的电机，以增加输入功率。且在选择驱动器时采用高供电电压。 4、选择电机的安装规格：目前市面上使用较多的步进电机的安装规格有20*20mm（NEMA8）、28*28mm（NEMA11）、35*35mm（NEMA14）、39*39mm（NEMA16）、42*42mm（NEMA17）、57*57mm（NEMA23）、86*86mm（NEMA34）、110*110mm（NEMA42），步进电机的机座尺寸越大输出力矩就越大。如果电机的安装空间有限、输出力矩不足的情况可以考虑鸣志力矩增强型步进电机，力矩增强技术可以使电机的输出力矩在全速度段内提升25%到40%，这项技术是通过优化磁路设计来提高输出力矩，而不需要提高输入电压或输入电流。 5、确定步进电机的定位精度：高定位精度步进电机具有高分辨率、齿槽转矩小、动态转矩大，暂态特性良好等特性。步进电机的相数越多，位置定位精度越高，步距角越小，位置定位精度也越高。但是由于电机多相构造，加工制造的复杂程度也相应增加，目前市场上大多采用两相1.8°和0.9°、三相1.2°、五相0.72°和0.36°等方案，如果对振动噪音方面有要求的话，还可以采用微步细分的方式。 6、根据电机的电流、细分和供电电压选择合适的驱动器。另外，您还可以使用鸣志最新设计的智能选型软件SEARCH ROBOT来帮助您快速选型，不仅支持传统的选型方式，还增加了不同工作频率下力矩和温升的选型功能，解决了客户的选型难题。

NEMA 8 标准混合式步进电机

NEMA 8 标准混合式步进电机

步进电机、小尺寸、大力矩、平滑型、步进角度:1.8°、NEMA8、20x20mm

型号	相数	出轴类型	转子惯量 (gcm²)	电机长度 (mm)	保持力矩 (Nm)	额定电流 (A)	绕线类型	重量 (kg)	价格(未税)	比较
MS08HY1P4021	2	单出轴	1.6	29.5	0.028	0.21	双极性	0.04
MS08HY1R4050	2	单出轴	1.6	29.5	0.03	0.5	双极性	0.04	¥297.00
MS08HY1F4050	2	单出轴	1.6	29.5	0.03	0.5	双极性	0.04	¥297.00
MS08HY1P4050	2	单出轴	1.6	29.5	0.03	0.5	双极性	0.04	¥297.00
MS08HY1P4070	2	单出轴	1.6	29.5	0.03	0.7	双极性	0.04
MS08HY1P4100	2	单出轴	1.6	29.5	0.03	1	双极性	0.04	¥297.00
MS08HY3R4065	2	单出轴	2.9	39.5	0.05	0.65	双极性	0.06
MS08HY3F4065	2	单出轴	2.9	39.5	0.05	0.65	双极性	0.06
MS08HY3P4065	2	单出轴	2.9	39.5	0.05	0.65	双极性	0.06	¥330.00
MS08HY3P4090	2	单出轴	2.9	39.5	0.05	0.9	双极性	0.06	¥330.00
MS08HY5R4060	2	单出轴	4.2	46.5	0.058	0.6	双极性	0.08
MS08HY5F4060	2	单出轴	4.2	46.5	0.058	0.6	双极性	0.08	¥357.00
MS08HY5P4060	2	单出轴	4.2	46.5	0.058	0.6	双极性	0.08	¥357.00
MS08HY5P4090	2	单出轴	4.2	46.5	0.057	0.9	双极性	0.08	¥357.00

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