步進(jìn)電機(jī)的分類及特點(diǎn)

電機(jī)" target="_blank">步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于其它控制用途電機(jī)的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(hào)(電脈沖信號(hào))并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開(kāi)環(huán)位置控制，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。

作為一種控制用的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)無(wú)法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源(步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)。在微電子技術(shù)，特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前，控制器(脈沖信號(hào)發(fā)生器)完全由硬件實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。這就使得需要針對(duì)不同的電機(jī)開(kāi)發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分類方法較多，一般按勵(lì)磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種;按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。在我國(guó)所采用的步進(jìn)電機(jī)中以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)從其控制方式來(lái)看，可以分為以下三類：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中一般歸類于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。

(1)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

其轉(zhuǎn)子有永磁體的磁極，在氣隙中產(chǎn)生極性交替磁場(chǎng)，定子由四相繞組組成。當(dāng)A相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場(chǎng)方向。當(dāng)A相斷電、B相繞組被通電勵(lì)磁時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng)方向，這時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一角度而位于新的磁場(chǎng)方向上，被勵(lì)磁相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

(2)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

其定、轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用定、轉(zhuǎn)子鐵芯齒槽相對(duì)位置變化引起磁路磁阻的變化，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

(3)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

它的定、轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)與磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相似。轉(zhuǎn)子有永磁體在氣隙中產(chǎn)生單極性磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)還被轉(zhuǎn)子上軟磁材料的齒槽調(diào)制。它的定子和四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有區(qū)別，但是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還是比較復(fù)雜的(轉(zhuǎn)子內(nèi)部是圓柱形永磁鐵，兩端套著軟磁材料，周邊有小齒和槽)。大多是兩相或四相;須供給正負(fù)脈沖信號(hào);輸出轉(zhuǎn)矩比永磁式大;步距角比永磁式小;斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩;啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高;發(fā)展較快的一種步進(jìn)電機(jī)。

一、步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，不累積。(步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積識(shí)差)二、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)。三、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。四、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。

選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)需要根據(jù)應(yīng)用需求和環(huán)境條件等因素綜合考慮，并且要選擇可靠性高、適用性好、品牌優(yōu)良的電機(jī)。