步進(jìn)電機(jī)工作原理

一直以來，步進(jìn)電機(jī)都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?a href="/tags/步進(jìn)電機(jī)" target="_blank">步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請看下文。

一、步進(jìn)電機(jī)工作原理

步進(jìn)電機(jī)是一種控制方式特殊的電動(dòng)機(jī)。相比傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)具有精準(zhǔn)定位、高轉(zhuǎn)矩、高效能等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化設(shè)備中。步進(jìn)電機(jī)的工作原理可以簡單地分為兩個(gè)方面：磁場交互和電流施加。

首先，步進(jìn)電機(jī)通過磁場交互來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。它包括兩個(gè)主要部分：定子和轉(zhuǎn)子。定子是由一些線圈組成的，這些線圈固定在電機(jī)的外部，通常被稱為相。而轉(zhuǎn)子則是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它帶有永磁體或者鐵芯，通常被稱為極。當(dāng)電流通過定子的線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場。這個(gè)磁場會(huì)與轉(zhuǎn)子上的極相互作用，從而產(chǎn)生一個(gè)力矩，使得轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是由電流施加的方式和相互作用的方式?jīng)Q定的。

其次，步進(jìn)電機(jī)通過電流施加來實(shí)現(xiàn)控制。步進(jìn)電機(jī)通常是按照固定的步距運(yùn)動(dòng)的，也就是說每次電流施加都會(huì)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度。這個(gè)步距通常由電機(jī)的結(jié)構(gòu)和線圈的繞組決定。一般來說，步進(jìn)電機(jī)可以分為單相和多相兩種類型。單相步進(jìn)電機(jī)只需要一個(gè)線圈來產(chǎn)生磁場，因此每次施加電流，轉(zhuǎn)子只會(huì)旋轉(zhuǎn)固定的角度。而多相步進(jìn)電機(jī)有多個(gè)線圈，通過依次施加電流來控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。多相步進(jìn)電機(jī)通常具有更高的轉(zhuǎn)矩和精度。

雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。

如今,生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。鑒于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時(shí)有所幫助。

二、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)有什么不同

1，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制精度不同。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°，三相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角為1.2°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的伺服電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。

對于絕大多數(shù)用戶而言，無論是機(jī)械傳動(dòng)精度，還是光電傳感器來定位精度，都沒有步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)的物理精度高，單方面追求電機(jī)的最高精度是沒有必要的。

2，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)矩頻特性不同。

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在0～900RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為1000~3000RPM)以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。

3，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)過載能力不同。

4，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)運(yùn)行性能不同。步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。

5，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。伺服電機(jī)是閉環(huán)系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)器可以自動(dòng)修正丟失的脈沖，在堵轉(zhuǎn)時(shí)也可以及時(shí)給控制器反饋，而步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)系統(tǒng)，必須通過足夠的力矩余量來避免堵轉(zhuǎn)。

6，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)速度響應(yīng)性能不同。

7，步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要100～2000毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM最短僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。