一、步進電機是什么意思

步進電機是一(yi)種無刷機(ji)電設(she)備，它將施加在其勵磁(ci)繞組上(shang)的(de)(de)電脈(mo)(mo)沖(chong)序(xu)列轉(zhuan)換為精確定義(yi)的(de)(de)逐步機(ji)械軸旋(xuan)轉(zhuan)。對于(yu)每個(ge)離散脈(mo)(mo)沖(chong)，電機(ji)的(de)(de)軸旋(xuan)轉(zhuan)一(yi)個(ge)固定的(de)(de)角(jiao)度(du)。這種旋(xuan)轉(zhuan)可以(yi)是線(xian)性的(de)(de)或角(jiao)度(du)的(de)(de)。對于(yu)單個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)輸入(ru)，它會(hui)移動(dong)一(yi)步。當施加一(yi)系列脈(mo)(mo)沖(chong)時，它會(hui)轉(zhuan)動(dong)一(yi)定角(jiao)度(du)。每個(ge)脈(mo)(mo)沖(chong)步進電機(ji)軸轉(zhuan)過的(de)(de)角(jiao)度(du)稱為步距角(jiao)，通常(chang)以(yi)度(du)數表示(shi)。

輸入給電機的(de)(de)脈沖數決定步(bu)距(ju)角，因(yin)此電機軸的(de)(de)位置通過控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)脈沖數來(lai)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。這種獨特的(de)(de)特性(xing)使步(bu)進電機非常適合(he)開環控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統，其中軸的(de)(de)精確位置通過精確的(de)(de)脈沖數保(bao)持(chi)，而無需使用反饋傳(chuan)感器(qi)。

步距(ju)角(jiao)(jiao)越(yue)小(xiao)，每轉的(de)步數越(yue)大(da)，獲得的(de)位置(zhi)精(jing)度(du)(du)越(yue)高。步距(ju)角(jiao)(jiao)大(da)到(dao)90度(du)(du)，小(xiao)到(dao)0.72度(du)(du)，常用的(de)步距(ju)角(jiao)(jiao)有1.8度(du)(du)、2.5度(du)(du)、7.5度(du)(du)和15度(du)(du)。

軸的(de)旋轉(zhuan)方向取決于施加(jia)到(dao)定子上的(de)脈沖序列。軸的(de)速度或(huo)平均電機速度與施加(jia)在(zai)勵(li)磁(ci)繞組上的(de)輸入脈沖的(de)頻(pin)率(lv)(lv)（輸入脈沖的(de)速率(lv)(lv)）成(cheng)正(zheng)比。因此，如果頻(pin)率(lv)(lv)較低，步進電機會逐步旋轉(zhuan)，而對(dui)于高頻(pin)，由于慣性，它(ta)會像直流電機一樣連(lian)續旋轉(zhuan)。

像所有(you)(you)電(dian)動機一樣，步進電(dian)機具有(you)(you)定(ding)子(zi)和轉子(zi)。轉子(zi)是(shi)沒有(you)(you)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)、電(dian)刷和換向器的(de)可動部件。通(tong)常轉子(zi)是(shi)可變(bian)磁(ci)阻(zu)或永磁(ci)體。定(ding)子(zi)通(tong)常由(you)多極和多相繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)構成，通(tong)常由(you)三相或四相繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)組(zu)(zu)(zu)成，所需的(de)極數由(you)每(mei)個輸入(ru)脈沖(chong)的(de)所需角位移(yi)決(jue)定(ding)。

與(yu)其(qi)他電(dian)機不同的(de)是，步進(jin)電(dian)機使用(yong)(yong)經過編程(cheng)的(de)離(li)散控(kong)制脈沖(chong)運行(xing)，這(zhe)些脈沖(chong)通(tong)過電(dian)子驅動器施加到定(ding)子繞(rao)(rao)組(zu)上。由于(yu)順序通(tong)電(dian)的(de)定(ding)子繞(rao)(rao)組(zu)的(de)磁(ci)(ci)極(ji)和轉子磁(ci)(ci)極(ji)之間的(de)磁(ci)(ci)相互作用(yong)(yong)而發生旋轉。

當今市場上有(you)多種類型的(de)步(bu)進電機(ji)，它(ta)們的(de)尺寸、步(bu)數、結構、接線、傳動裝(zhuang)置(zhi)和其(qi)他電氣特性各不相(xiang)同。由于這(zhe)些電機(ji)能夠以離(li)散方式運行，因此步(bu)進電機(ji)非常適合于計算機(ji)等數字控制(zhi)設備連接。

由于對速度(du)、旋(xuan)轉、方向(xiang)和(he)角度(du)位置(zhi)的(de)精(jing)確控(kong)制(zhi)，這些(xie)在工業過程(cheng)控(kong)制(zhi)系統、CNC機(ji)器(qi)、機(ji)器(qi)人、制(zhi)造自動化系統和(he)儀器(qi)儀表中特別受關注。

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二、步進電機的特點

步進(jin)電機(ji)(ji)(ji)的(de)優(you)點(dian)(dian)和(he)缺(que)點(dian)(dian)都非常(chang)的(de)突出(chu)，優(you)點(dian)(dian)集中于控(kong)制簡單、精(jing)(jing)度(du)高，缺(que)點(dian)(dian)是噪(zao)聲、震動和(he)效率，它沒有累積誤差，結構(gou)簡單，使用維修方便，制造(zao)成本低。步進(jin)電機(ji)(ji)(ji)帶動負載慣(guan)量的(de)能(neng)力(li)大，適用于中小型機(ji)(ji)(ji)床和(he)速度(du)精(jing)(jing)度(du)要求不高的(de)地方，缺(que)點(dian)(dian)是效率較低、發熱大，有時會“失步”。優(you)缺(que)點(dian)(dian)如下所示(shi)。

優點：

1、電(dian)機操作(zuo)易(yi)于(yu)通過(guo)脈(mo)沖信號輸(shu)入到電(dian)機進(jin)行控制(zhi)。

2、不需要反饋電路以返(fan)回旋(xuan)轉(zhuan)軸的位(wei)置和速度信息（開環控制）。

3、由(you)于沒有接觸電刷而實現了更大的(de)可靠性。

缺點：

1、需(xu)要(yao)脈沖信號輸出電路(lu)。

2、當(dang)控制不(bu)適(shi)當(dang)的時候，可能會出現同步(bu)丟(diu)失。

3、由于(yu)在旋轉(zhuan)軸停止(zhi)后(hou)仍然存(cun)在電(dian)流而產(chan)生熱(re)量。

三、步進電機的分類

步進電機在構造上有三種(zhong)主要類型：反應式(shi)（Variable Reluctance，VR）、永磁式(shi)（Permanent Magnet,PM）和混合式(shi)（Hybrid Stepping,HS）。在我國所采用的步進電機中以(yi)反應式(shi)步進電機為主。

1、反應式

定子(zi)上有(you)繞(rao)(rao)組(zu)，繞(rao)(rao)組(zu)由軟磁材(cai)料組(zu)成(cheng)。其結構簡單、成(cheng)本(ben)低(di)、步(bu)距(ju)角小(xiao)，可達1.2度，但動態性(xing)能差，效率(lv)低(di)、發熱大，可靠性(xing)難以(yi)保證。

2、永磁式

永磁式(shi)步進電機的轉(zhuan)子用永磁材料制成(cheng)，轉(zhuan)子的極數與定(ding)子的極數相同。其(qi)特(te)點(dian)是動(dong)態(tai)性能好、輸出力矩大(da)，但這種電機度差(cha)，步距角(jiao)大(da)（一般為7.5度或(huo)15度）。

3、混合式

混合式步(bu)進電機綜合了反應式和永(yong)磁式的優點(dian)，其(qi)定子上有很多(duo)相(xiang)繞組，轉子上采用永(yong)磁材料(liao)，轉子和定子均有多(duo)個小(xiao)齒以提高(gao)步(bu)距精度。其(qi)特(te)點(dian)是輸出力矩(ju)大(da)、動態性能(neng)好、步(bu)距角(jiao)小(xiao)，但結構復(fu)雜(za)、成本相(xiang)對(dui)較高(gao)。

步進電機按定子上(shang)(shang)(shang)繞組來分(fen)，共有(you)二相(xiang)、三相(xiang)和五相(xiang)等系列。最受歡(huan)迎的(de)是兩相(xiang)混合(he)式步(bu)(bu)(bu)進電(dian)機，約占97%以(yi)上(shang)(shang)(shang)的(de)市場份額(e)，其原因(yin)是性價比(bi)高，配(pei)上(shang)(shang)(shang)細分(fen)驅(qu)動器(qi)后效(xiao)果良好。該種電(dian)機的(de)基本步(bu)(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)為(wei)1.8°/步(bu)(bu)(bu)，配(pei)上(shang)(shang)(shang)半步(bu)(bu)(bu)驅(qu)動器(qi)后，步(bu)(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)減少(shao)為(wei)0.9°，配(pei)上(shang)(shang)(shang)細分(fen)驅(qu)動器(qi)后其步(bu)(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)可細分(fen)達256倍（0.007°/微步(bu)(bu)(bu)）。由于摩擦力和制造(zao)精度等原因(yin)，實際控制精度略低。同(tong)一(yi)步(bu)(bu)(bu)進電(dian)機可配(pei)不同(tong)細分(fen)的(de)驅(qu)動器(qi)以(yi)改變(bian)精度和效(xiao)果。