什么是步進(jìn)電機(jī)？步進(jìn)電機(jī)的種類

什么是步進(jìn)電機(jī)?

文名稱：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)?英文名稱：stepping?motor?定義：將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動(dòng)機(jī)。?所屬學(xué)科：機(jī)械工程(一級(jí)學(xué)科);儀器儀表元件(二級(jí)學(xué)科);儀表電機(jī)(三級(jí)學(xué)科)?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的離散值控制電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖就動(dòng)一步，所以又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。?簡(jiǎn)介?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(stepping?motor)?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)把電脈沖信號(hào)變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的微特電機(jī)。在自動(dòng)控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)一步，故又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多用于數(shù)字式計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，以及打印機(jī)、繪圖機(jī)和磁盤等裝置。?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由變頻脈沖信號(hào)源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動(dòng)電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能決定于電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電源間的良好配合。

步進(jìn)電機(jī)是一種控制用的特種電機(jī)，作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展(步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能提高)，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行中精度沒(méi)有積累誤差的特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

步進(jìn)電機(jī)可以看作沒(méi)有換向器的電動(dòng)機(jī)。典型地，電動(dòng)機(jī)中的所有繞組都是定子的一部分，并且轉(zhuǎn)子可以是永磁體，或者在可變磁阻電機(jī)的情況下，可以是一些軟磁材料的齒塊。所有的換向必須由馬達(dá)控制器在外部進(jìn)行處理，通常，馬達(dá)和控制器被設(shè)計(jì)成使得馬達(dá)可以保持在任何固定的位置以及單向或雙向旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)步進(jìn)器，因?yàn)樗鼈円彩且阎?，可以在音頻上步進(jìn)，允許它們快速旋轉(zhuǎn)，并且使用合適的控制器，它們可以在受控的方向上“開(kāi)始”和“停止”。

對(duì)于某些應(yīng)用，可以選擇使用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。兩種類型的電機(jī)都提供了類似的精確定位機(jī)會(huì)，但它們?cè)谠S多方面有所不同。伺服電機(jī)需要某種類型的編碼器反饋控制系統(tǒng)。通常，這涉及光學(xué)或磁性編碼器以提供關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的反饋，以及電路的一些混合，以通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，與期望位置和當(dāng)前位置之間的差異成反比。

在步進(jìn)和伺服之間進(jìn)行選擇時(shí)，必須考慮一些問(wèn)題。比如用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定位的重復(fù)性取決于電機(jī)轉(zhuǎn)子的幾何形狀，而用伺服電機(jī)進(jìn)行定位的重復(fù)性通常取決于編碼器和反饋電路中其他部件的穩(wěn)定性。

步進(jìn)電機(jī)可用于簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng); 這些通常適用于在靜態(tài)載荷下以低加速度運(yùn)行的系統(tǒng)，但是閉環(huán)控制對(duì)于高加速度來(lái)說(shuō)可能是必不可少的，特別是如果它們涉及可變載荷的話。如果開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)過(guò)載，則轉(zhuǎn)子位置的所有知識(shí)都將丟失，系統(tǒng)必須重新初始化; 伺服電機(jī)不受此問(wèn)題的困擾。

步進(jìn)電機(jī)也可用于閉環(huán)系統(tǒng)，與伺服系統(tǒng)類似，增加了編碼器和反饋驅(qū)動(dòng)電路。性能得到提高，但需要額外的成本。

步進(jìn)電機(jī)有兩種類型，永磁體和可變磁阻(也有混合電機(jī)，從控制器的角度來(lái)看與永磁電機(jī)沒(méi)有區(qū)別)。如果缺少電機(jī)上的標(biāo)簽，通常在沒(méi)有電源的情況下，可以通過(guò)感覺(jué)來(lái)分辨兩者。當(dāng)你用手指扭動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)，永磁電動(dòng)機(jī)傾向于“齒輪”，而可變磁阻電動(dòng)機(jī)幾乎可以自由旋轉(zhuǎn)(盡管由于轉(zhuǎn)子中的剩余磁化，它們可能會(huì)輕微地轉(zhuǎn)動(dòng))。你也可以用歐姆表來(lái)區(qū)分這兩個(gè)品種?？勺兇抛桦妱?dòng)機(jī)通常有三個(gè)(有時(shí)是四個(gè))繞組，有共同的回路，而永磁電動(dòng)機(jī)通常有兩個(gè)獨(dú)立的繞組，有或沒(méi)有中心抽頭。

步進(jìn)電機(jī)具有廣泛的角度分辨率。最粗糙的電機(jī)通常每步旋轉(zhuǎn)90度，而高分辨率的永磁電機(jī)每步通?？梢蕴幚?.8或甚至0.72度。使用合適的控制器，大多數(shù)永磁體和混合電機(jī)可以半步運(yùn)行，一些控制器可以處理更小的步數(shù)或微步。

對(duì)于永磁電機(jī)和可變磁阻步進(jìn)電機(jī)，只要電機(jī)的一個(gè)繞組通電，轉(zhuǎn)子(空載)就會(huì)鎖定在一個(gè)固定角度，然后保持該角度，直到轉(zhuǎn)矩超過(guò)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩哪一點(diǎn)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，試圖保持在每個(gè)連續(xù)的平衡點(diǎn)。

步進(jìn)電機(jī)的種類

按力矩產(chǎn)生的原理分為反應(yīng)式和激磁式(目前我國(guó)使用的大都是反應(yīng)式)

反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，由被激磁的定子產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行

激磁式：定，轉(zhuǎn)子均有激磁繞組(或轉(zhuǎn)子用永久磁鋼)，由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)

按輸出力矩大小分為伺服式和功率式

伺服式：輸出力矩在百分之幾至十分之幾(N*M)只能驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載，要與液壓所知放大器配用，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等圈套的負(fù)載

功率式：輸出力矩在5-50N*M以上，可以直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等圈套的負(fù)載

按定子數(shù)分為單定子式，雙定子式，三定子式，多定子式

按各相繞組分布分為徑向分布式，軸向分布式

徑向分布式：電機(jī)各相按圓周依次排列

軸向分布式：電機(jī)各相按軸向依次排列