什么是步進(jìn)電機(jī)？它的工作原理是什么？

以下內(nèi)容中，小編將對(duì)步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的了解，和小編一起來(lái)看看吧。

一、步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開(kāi)始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機(jī)。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進(jìn)電機(jī)前身。二十世紀(jì)初，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在了電話自動(dòng)交換機(jī)中。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。

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。

我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)在二十世紀(jì)七十年代初開(kāi)始起步，七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段，新品種和高性能電機(jī)不斷開(kāi)發(fā)，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

二、步進(jìn)電機(jī)工作原理

步進(jìn)電機(jī)是直流電機(jī)具有場(chǎng)配置在該轉(zhuǎn)子中永磁鐵的形式，兩個(gè)，三個(gè)或四個(gè)線圈組，稱為階段，放置在轉(zhuǎn)子周圍的定子。繞組連接到外部邏輯驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器按順序向繞組提供電壓脈沖。電機(jī)響應(yīng)這些脈沖并在指令下執(zhí)行啟動(dòng)、停止和反向操作。

轉(zhuǎn)子和定子都有確定的齒數(shù)以適應(yīng)設(shè)計(jì)的步距角。步距角定義為轉(zhuǎn)子響應(yīng)每個(gè)脈沖的角位移。轉(zhuǎn)子位置取決于步距角和脈沖數(shù)。旋轉(zhuǎn)速度取決于脈沖速率(而不是電源電壓)被精確控制;從而使步進(jìn)電機(jī)成為涉及精確定位的操作的理想驅(qū)動(dòng)器。與控制和伺服電機(jī)不同，不需要反饋控制繞組來(lái)閉合回路并監(jiān)控轉(zhuǎn)子的位置和速度。

步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)必須以允許電機(jī)克服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)慣性的速率加速和減速。因此，轉(zhuǎn)子的直徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)。如果步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)載，它會(huì)滑相。這些電機(jī)適合負(fù)載在電機(jī)容量范圍內(nèi)的應(yīng)用。

三、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用注意點(diǎn)

1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過(guò)1000轉(zhuǎn)，(0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度)間使用，可通過(guò)減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。

2、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。

3、由于歷史原因，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓(建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V)，當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源，不過(guò)要考慮溫升。

4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。

5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。

6、高精度時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決，也可以采用5相電機(jī)，不過(guò)其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說(shuō)法是外行話。

7、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過(guò)改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

8、電機(jī)在600PPS(0.9度)以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。

9、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。

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