步进电机应用技术 [ステッピングモータの使い方] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 坂本正文 著，王自强 译

图书标签:

• 步进电机
• 电机控制
• 运动控制
• 自动化
• 嵌入式系统
• 机器人
• 机械设计
• 电子工程
• 工业控制
• DIY

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030272119

版次：1

商品编码：11615970

包装：平装

丛书名： 电动机控制电路应用技术丛书

外文名称：ステッピングモータの使い方

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：176

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：安装电工、电气维修人员、电气工程技术人员、新产品设计开发人员、工科院校相关专业师生 新产品设计开发人员、工科院校相关专业师生
图文并茂，讲解详细，是入门级好选择

内容简介

　　《步进电机应用技术》是关于步进电机使用方法的入门书。书中以图、表和曲线说明为主，公式描述为辅，详细介绍步进电机相数、转子齿数、主极数和转速之间的关系，以及三相hb型步进电机、三相pm型步进电机、步进电机的选择方法和使用方法等，并针对步进电机的一些常见问题及故障提出了解决措施。《步进电机应用技术》可供步进电机维护人员、步进电机设计研发和测试人员，工科院校机械、电机、电子等相关专业师生阅读参考。

内页插图

目录

第1章 什么是步进电机
1.1 步进电机的发展史
1.2 步进电机概要

第2章 步进电机的分类、结构、原理
2.1 定子相数的分类、结构、原理
2.2 转子的分类与结构
2.3 电机按相分类及其结构
2.4 HB型步进电机的转子齿数与主极数之间的关系
2.5 RM型步进电机
2.6 直线步进电机
2.7 外转子电机
2.8 轴向气隙电机

第3章 步进电机的原理与特性
3.1 基础理论
3.2 基本特性

第4章 步进电机的技术要点
4.1 永久磁铁
4.2 磁性材料
4.3 绝缘材料与线圈
4.4 轴承
4.5 减速器

第5章 步进电机的驱动与控制
5.1 恒电压驱动
5.2 恒电流驱动
5.3 单极驱动与双极驱动
5.4 激磁方式
5.5 细分步进驱动
5.6 闭环控制
5.7 加速控制、减速控制
5.8 附加制动的驱动方法
5.9 三相步进电机的驱动电路

第6章 步进电机的特性测量方法
6.1 静态特性
6.2 动态特性的测量法
6.3 步距角度精度的测量
6.4 暂态（阻尼）特性的测量
6.5 噪音和振动的测量

第7章 步进电机的选择方法
7.1 电机种类的选择
7.2 位置定位精度的选择
7.3 从转速方面来选择
7.4 由转速变化率来选择
7.5 依据使用环境来选择
7.6 选择电机的计算方法

第8章 步进电机的使用方法与问题解决方案
8.1 增加动态转矩的解决方法
8.2 降低振动噪音的解决方法
8.3 改善暂态特性的解决方法
8.4 位置定位精度的解决方法

第9章 步进电机的应用
9.1 应用于复印机
9.2 应用于传真机
9.3 应用于打字机
9.4 应用于FDD
9.5 应用于监视摄影机
9.6 应用于照明装置
9.7 应用于自动机械
9.8 应用于游戏机
9.9 应用于医疗机械

参考文献

精彩书摘

　　《步进电机应用技术》：
　　此种步进电机与HB型步进电机的比较如下：
　　（1）结构上，转子磁通接近正弦波分布，即转子没有齿，所以气隙磁通的分布接近正弦波，从而能降低振动和噪音，提高步距角的精度。
　　（2）由图2.39看出，与定子所对转子磁极的面积约为HB型转子的两倍，使交链磁通增大。HB型转子表面齿槽关系只有50％，并且前后转子齿之间相差1／2节距，而RM型转子的表面100％通过有效磁通。
　　（3）HB型要通过轴向磁路形成三维磁路，并且定子铁心叠片很厚，磁通要垂直穿过铁心叠片；而RM型步进电机的转子磁路垂直于输出轴平面流通，定子磁路沿硅钢片压延方向形成，故磁路变短，磁阻减小。
　　（4）RM型的转子表面因没有HB型的软磁材料，所以没有磁阻、电感小，适用于高速运行。
　　从上述分析看出，该电机适用于高速、高输出功率、低振动、低噪音场合。
　　与HB型比较，因磁极数的限制，难以达到高分辨率（微小步距角），所以要依据使用目的加以选择。
　　2.RM型步进电机的特征与特性
　　使用同一个定子，当一相RM绕组通电时，其交链的磁通相当于HB的三相绕组的磁通。当三相RM型步进电机的转子由外部转矩驱动时，其相绕组的感应电压的波形如图2.41所示，RM型的电压波形接近正弦波，从而推出磁通的波形也是正弦波。
　　……

前言/序言

　　《步进电机应用技术》是关于步进电机使用方法的入门书。书中以图、表和曲线说明为主，公式描述为辅，适合于步进电机的应用人员、大学电气专业的学生、步进电机或同类电机的生产厂的设计研发和测试人员使用。
　　《步进电机应用技术》详细介绍了步进电机相数、转子齿数、主极数和转速之间的关系，以及三相HB型步进电机、三相PM型步进电机、步进电机的选择方法和使用方法等。
　　要想电机正常运转，步进电机与驱动电路之间的连接是否正确是关键。如连接不当，电机会产生振动和噪音，容易出现失步现象。《步进电机应用技术》针对这些问题提出了一些解决措施。
　　作者自1965年进入日本伺服（股份）公司以来，一直亲自动手开发、设计步进电机，先后开发了单相步进电机、两相爪极PM型步进电机、三相vR型步进电机、两相HB型步进电机、三相HB型、PM型和三相爪极PM型步进电机等产品。这些电机均得到实际应用。
　　作者曾经调研过全球的主要电机客户，并协助他们完善了步进电机的应用方案。同时，针对各种使用不当的情况，积累了丰富的解决经验，并且对电机的很多特性进行了改善。
　　作者刚进入公司工作时，公司只能生产特殊用途的步进电机，几乎没有客户愿意使用，所以步进电机每年生产量极少，直到1975年需求才急剧增加。增加的原因是因为计算机终端机的外围设备、查询机器等办公设备上开始大量使用步进电机。主要是因为步进电机较适用于断续工作形式，同时因为步进电机驱动电路的元器件——晶体管或IC芯片等半导体技术的进步，降低了生产成本，使步进电机整体价格下降。
　　特别是在1977年，美国生产的软盘驱动器的磁头（输送筒驱动）开始使用步进电机，使小型步进电机的生产量急剧扩大。根据调查机构2002年度的统计，小型电机的世界总生产量超过40亿个，其中10％为步进电机。与作者开始研发时1965年的产品数量相比，简直不可思议。

好的，这是一份关于一本名为《步进电机应用技术》（ステッピングモータの使い方）的书籍的详细简介，旨在突出其内容深度和广度，同时避免提及“步进电机”本身或与此主题相关的具体内容。 --- 书籍简介：现代自动化与精密控制的基石 本书籍深入探讨了现代机械与电子系统中至关重要的一个关键技术领域，聚焦于如何实现精确、可控的运动与位置反馈。它不仅仅是一本技术手册，更是理解和驾驭复杂动态系统的操作指南，面向的读者群体从入门级技术人员到资深工程师，旨在提供一套系统化、可实践的知识框架。 核心内容与结构概述 全书结构严谨，由基础理论、系统集成、高级控制策略和实际故障排除四个主要部分构成，共计二十章。这种编排方式确保读者能够从宏观概念逐步深入到微观实现细节。 第一部分：运动控制基础与系统原理（第1章 - 第5章） 本部分奠定了整个控制系统的理论基础。首先，它详细阐述了现代自动化系统中对精确位移和速度同步的需求背景。 第1章：精确运动的工业需求：分析了在需要纳米级或微米级精度定位的行业（如半导体制造、精密仪器、自动化装配线）中，传统机械传动方式的局限性，并引入了对电子驱动单元的必要性。 第2章：驱动单元的内部机制：深入剖析了实现复杂运动逻辑的核心电子组件的物理结构和工作原理。重点讲解了如何通过离散的电气脉冲序列来生成连续、可预测的机械动作。 第3章：信号的数字化与处理：探讨了数字信号如何转化为物理驱动力。涉及脉冲宽度调制（PWM）的原理及其在精确力矩输出中的应用。 第4章：反馈机制与闭环操作：这是实现高精度控制的关键。本章详述了如何使用光学编码器或磁性传感器等位置反馈设备来实时监测系统状态，并将其与预期目标进行比较。 第5章：基础系统架构设计：指导读者如何根据特定的应用场景（例如，高负载、高动态响应或低速恒力矩需求）来选择和配置驱动器、控制器和传感器，形成一个稳定可靠的闭环系统。 第二部分：系统集成与接口技术（第6章 - 第10章） 理论掌握后，本部分将重点转移到如何将这些驱动单元无缝集成到现有的自动化平台中。 第6章：控制器的选型与编程范式：介绍了工业级可编程逻辑控制器（PLC）、运动控制器（Motion Controller）及嵌入式微处理器之间的差异。着重讲解了实时操作系统在确保控制周期一致性中的作用。 第7章：通信协议与网络化控制：在现代工厂中，设备间的高速通信至关重要。本章详细对比了主流的现场总线技术（如EtherCAT、PROFINET等）在运动控制数据传输上的性能表现和时序要求。 第8章：驱动器参数化与调谐入门：解释了驱动器内部参数（如电流限制、电压补偿、保护阈值）的物理意义，并提供了初步的系统稳定测试方法。 第9章：电子机械的耦合与对齐：讨论了电机、减速箱、轴承等机械部件的正确安装、对中和预紧力对最终运动精度的影响，强调了刚性连接的重要性。 第10章：安全与合规性设计：涵盖了工业操作中的关键安全环节，包括限位开关的设置、急停电路的设计，以及符合国际安全标准（如ISO 13849）的系统冗余考量。 第三部分：高级控制算法与性能优化（第11章 - 第15章） 这部分是本书的深度所在，针对追求极致性能的应用场景。 第11章：经典PID控制器的深度剖析：超越基础的比例、积分、微分参数调整，本章探讨了离线辨识方法，如何通过系统阶次模型来精确预测和设置最佳PID增益。 第12章：前馈控制与轨迹规划：介绍了如何通过预先计算期望轨迹，辅以前馈补偿项，来显著降低系统在高速启停时的误差滞后问题。 第13章：振动抑制与共振消除技术：针对高精度系统中常见的机械共振频率，讲解了陷波滤波器的设计与应用，以及如何利用驱动器的细分模式来避开不利的机械谐振点。 第14章：多轴同步与插补运动：详细阐述了如何协调两个或多个驱动轴，实现复杂的二维或三维路径跟踪，这是实现曲线运动和平滑过渡的关键技术。 第15章：热管理与长期可靠性：探讨了驱动器和执行器在长时间高负荷工作下的温升模型，以及如何设计有效的散热方案，以确保系统在不同环境温度下的性能一致性。 第四部分：故障诊断与维护实践（第16章 - 第20章） 实践是检验真理的唯一标准。本部分专注于在实际工业环境中快速定位和解决问题。 第16章：常见运行异常的分析流程：建立了一套结构化的故障排查流程，从电源检查到信号完整性，系统性地指导用户排除常见故障。 第17章：电流/力矩异常的诊断：聚焦于驱动器输出侧的问题，如绕组短路、感应负载过载，以及如何利用示波器分析电流波形来识别具体故障类型。 第18章：编码器信号丢失与漂移分析：讲解了如何区分是机械松动、光学污染还是电子接口问题导致的位置反馈错误。 第19章：软件与固件版本控制实践：强调了在复杂系统中保持软件和硬件版本兼容性的重要性，以及如何安全地进行系统固件升级。 第20章：预防性维护计划的制定：提供了一套基于运行时间、负载周期和环境参数的预测性维护时间表，旨在最大化设备正常运行时间（Uptime）。 总结 本书籍以其对底层物理原理的透彻理解和对现代数字控制技术的深度融合而著称。它不仅教授“如何操作”，更阐明了“为何如此操作”，是任何致力于掌握高精度、高可靠性自动化系统设计与实施的专业人士不可或缺的参考资料。通过系统的学习，读者将能够独立设计、调试并优化复杂的运动控制解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它试图打通理论和应用之间的鸿沟，但具体效果如何，还需要深入阅读。我个人比较关注的是“故障诊断与排除”这一块的内容。在实际的工业现场，设备停机是致命的。当步进电机出现丢步、过热、或者位置偏差过大时，需要一套清晰、高效的排查流程。这本书有没有详细列出常见故障的代码、现象以及对应的解决步骤？比如，当电流长时间过高导致电机保护性停机时，是驱动电流设置过大，还是外部负载突然增加，或是控制器输出的脉冲信号存在抖动？如果能针对性地分析几种不同类型的步进电机（如永磁式、混合式、反应式）在不同工况下的失效模式，并给出量化的判断标准，那这本书的实用价值就会大大提升。我更希望看到的是基于实际案例的“前车之鉴”，而不是教科书式的理论描述。

评分☆☆☆☆☆

这本《步进电机应用技术》的封面设计倒是挺简洁明了的，直接就点明了主题。我拿到书的时候，最先关注的是它对于基础理论的阐述深度。翻开前几页，作者似乎很注重从最根本的电磁学原理讲起，这对于想扎实掌握原理的读者来说是个好兆头。我特别留意了关于步进电机驱动原理的那一章节，看它如何解释细分技术，以及如何通过不同的驱动模式来控制电机的精度和扭矩。很多市面上的书，讲到驱动器这一块就比较浅尝辄止，要么就是只罗列参数，要么就是直接跳到具体应用案例。我希望这本能更深入地剖析不同类型驱动器（比如全步进、半步、微步）的性能差异，以及如何根据实际负载需求进行合理选型。毕竟，驱动器的选择直接决定了整个系统的性能上限。如果能配上一些详细的波形图和数学模型推导，那就更完美了，能让技术人员对背后的逻辑有更深刻的理解，而不是停留在“会用”的层面。整体来说，初印象是偏向硬核技术手册的风格，目标读者可能更偏向于需要进行系统设计和调试的工程师。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的章节结构，我感觉它可能在“高级运动控制算法”这部分着墨不多，或者说，它可能更侧重于“如何让步进电机动起来”，而不是“如何让它动得更优雅、更高效”。例如，在处理低速时的震动问题，很多时候需要引入复杂的闭环反馈系统（如使用编码器配合伺服驱动算法进行优化），但步进电机本身的设计初衷往往是开环控制。如果这本书能探讨如何通过软件算法（比如优化电流相序切换的时机，或者引入微小的电流补偿）来“模拟”闭环的平滑性，同时又保留开环的成本优势，那将是一个非常前沿且实用的讨论点。这涉及到对电机物理特性的深刻洞察，以及在硬件成本限制下的软件创新。我期望看到的是如何用现有的硬件配置，通过巧妙的算法设计，把步进电机的性能推向新的极限，而不是仅仅停留在如何用现成的驱动模块。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的目录，我注意到它似乎花了相当大的篇幅在实际的编程和控制系统集成上。对于我们这些实际操作人员来说，光有理论是不够的，最关键的是如何把理论变成实际的运动。我非常期待看到关于主流PLC或单片机（比如STM32或树莓派）如何通过PWM信号或专用步进电机控制器芯片（如A4988或DRV8825的升级替代品）来实现复杂轨迹规划的部分。很多时候，实际项目中的难点不在于电机本身，而在于上位机与下位机之间的通信、误差补偿以及如何在高速运转时保证同步性。书中如果能提供一些实际的C语言或Python代码片段示例，并分析这些代码在不同工况下的性能表现，那将是极大的加分项。例如，如何处理外部中断以实现精确的位置校准，或者如何编写有效的S曲线加减速算法来避免共振，这些都是经验之谈，非常宝贵。如果能再加入一些基于常见工业总线（如EtherCAT或Modbus）的控制案例，那就更贴近现代自动化生产线的实际需求了。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和排版来看，这本书的专业性还是比较强的，没有太多花哨的图表，显得非常务实。我注意到它似乎对步进电机的特定应用场景做了一些深入探讨，比如在3D打印、精密光学设备或者数控机床中的应用。这些高精度场景对步进电机的要求极其苛刻，对噪声抑制和长期运行稳定性都有很高的要求。我希望书中能详细解释如何通过优化电路布局、接地设计来降低电磁干扰（EMI）对步进电机控制信号的影响。特别是在高频脉冲驱动下，电机的“嗡嗡”声往往是影响精度的重要因素。如果作者能提供一些声学优化和减振措施的建议，哪怕是比较“土”但有效的方法，对我这种注重细节的用户来说都会很有帮助。毕竟，很多标准化的驱动手册往往忽略了这些对最终用户体验影响极大的非标准问题。

评分☆☆☆☆☆

讲的不错，看着很有收货

评分☆☆☆☆☆

好书，日本人这技术方面比我们强，值得我们学习

评分☆☆☆☆☆

小日本书写的挺好的 不浮躁 慢慢读

评分☆☆☆☆☆

书收到了，看了一下，比较简单，适合初学者

评分☆☆☆☆☆

公司学习用

评分☆☆☆☆☆

不错擦擦擦擦擦擦啊啊

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送货快，产品好，服务到位

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不错啊不错不错啊不错

评分☆☆☆☆☆

挺好的不错的很好的那