一、步進電機是什么意思

步進電機是(shi)一種無刷機電(dian)(dian)(dian)設備，它(ta)將施加在其勵磁繞組上的(de)電(dian)(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)序列轉(zhuan)換為精確定(ding)義的(de)逐(zhu)步(bu)機械軸旋(xuan)轉(zhuan)。對(dui)于每(mei)個離散(san)脈(mo)沖(chong)，電(dian)(dian)(dian)機的(de)軸旋(xuan)轉(zhuan)一個固定(ding)的(de)角(jiao)(jiao)度(du)。這種旋(xuan)轉(zhuan)可以(yi)是(shi)線性(xing)的(de)或角(jiao)(jiao)度(du)的(de)。對(dui)于單個脈(mo)沖(chong)輸(shu)入，它(ta)會(hui)移動一步(bu)。當施加一系(xi)列脈(mo)沖(chong)時，它(ta)會(hui)轉(zhuan)動一定(ding)角(jiao)(jiao)度(du)。每(mei)個脈(mo)沖(chong)步(bu)進電(dian)(dian)(dian)機軸轉(zhuan)過的(de)角(jiao)(jiao)度(du)稱為步(bu)距角(jiao)(jiao)，通(tong)常以(yi)度(du)數表示。

輸入給(gei)電機(ji)的脈沖(chong)數決定(ding)步距角(jiao)，因此電機(ji)軸(zhou)(zhou)的位(wei)置(zhi)通過控(kong)制脈沖(chong)數來(lai)控(kong)制。這(zhe)種獨(du)特的特性使(shi)步進電機(ji)非(fei)常(chang)適合開環控(kong)制系(xi)統，其中(zhong)軸(zhou)(zhou)的精(jing)(jing)確位(wei)置(zhi)通過精(jing)(jing)確的脈沖(chong)數保(bao)持，而無需使(shi)用反(fan)饋傳感(gan)器(qi)。

步(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)越小，每轉的步(bu)數越大(da)，獲(huo)得的位置精度(du)越高。步(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)大(da)到90度(du)，小到0.72度(du)，常用的步(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)有1.8度(du)、2.5度(du)、7.5度(du)和15度(du)。

軸(zhou)的(de)旋(xuan)轉方向取決于施加(jia)到定子上(shang)(shang)的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)序(xu)列。軸(zhou)的(de)速度或平均電機速度與施加(jia)在勵磁繞組上(shang)(shang)的(de)輸入脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)的(de)頻(pin)(pin)率（輸入脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)的(de)速率）成正比。因此，如(ru)果頻(pin)(pin)率較(jiao)低，步(bu)進電機會(hui)逐步(bu)旋(xuan)轉，而對于高頻(pin)(pin)，由于慣性(xing)，它(ta)會(hui)像直流電機一樣連續(xu)旋(xuan)轉。

像所(suo)有(you)(you)電(dian)動機一(yi)樣(yang)，步進電(dian)機具(ju)有(you)(you)定子(zi)(zi)(zi)和(he)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)。轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)是(shi)沒有(you)(you)繞組、電(dian)刷和(he)換向器的(de)可動部件。通常轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)是(shi)可變磁阻或(huo)(huo)永磁體。定子(zi)(zi)(zi)通常由多(duo)(duo)極(ji)和(he)多(duo)(duo)相(xiang)繞組構成，通常由三相(xiang)或(huo)(huo)四相(xiang)繞組組成，所(suo)需的(de)極(ji)數由每個輸(shu)入脈沖的(de)所(suo)需角位(wei)移決(jue)定。

與(yu)其他(ta)電(dian)機(ji)不同(tong)的是(shi)，步進電(dian)機(ji)使用經過編(bian)程(cheng)的離散(san)控制脈(mo)沖(chong)運行，這些(xie)脈(mo)沖(chong)通(tong)過電(dian)子(zi)(zi)(zi)驅動器施加到定子(zi)(zi)(zi)繞組上。由于(yu)順(shun)序通(tong)電(dian)的定子(zi)(zi)(zi)繞組的磁極和轉子(zi)(zi)(zi)磁極之間的磁相互作(zuo)用而發生旋轉。

當今(jin)市場上有(you)多(duo)種類型的步進(jin)電機(ji)(ji)，它們的尺寸、步數、結(jie)構、接線、傳動裝置(zhi)和其他電氣特性各不(bu)相同(tong)。由于這些(xie)電機(ji)(ji)能夠以離散(san)方式運(yun)行，因(yin)此步進(jin)電機(ji)(ji)非常適(shi)合于計算機(ji)(ji)等數字控(kong)制設備連接。

由于對速(su)度(du)、旋轉、方向和角度(du)位置的(de)精確(que)控制，這些(xie)在工業過程(cheng)控制系統、CNC機器(qi)、機器(qi)人、制造自動化系統和儀器(qi)儀表中特別受(shou)關注。

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二、步進電機的特點

步進電機(ji)的(de)優點(dian)(dian)和(he)缺點(dian)(dian)都非常的(de)突出(chu)，優點(dian)(dian)集(ji)中(zhong)于(yu)控制簡單、精(jing)度高，缺點(dian)(dian)是噪(zao)聲、震(zhen)動和(he)效(xiao)率(lv)，它沒有累(lei)積誤差，結(jie)構簡單，使用(yong)維修(xiu)方便，制造(zao)成(cheng)本低(di)。步進電機(ji)帶動負載慣量的(de)能(neng)力大，適用(yong)于(yu)中(zhong)小型機(ji)床(chuang)和(he)速(su)度精(jing)度要求不高的(de)地方，缺點(dian)(dian)是效(xiao)率(lv)較低(di)、發熱大，有時會(hui)“失步”。優缺點(dian)(dian)如下(xia)所示。

優點：

1、電(dian)機操作易于通過(guo)脈(mo)沖信號輸入(ru)到電(dian)機進行(xing)控制。

2、不需要反饋電路以返回旋轉(zhuan)軸的位置和速度信息（開環控制(zhi)）。

3、由(you)于沒有接觸電(dian)刷而實現了更大的可靠(kao)性。

缺點：

1、需要脈沖信號輸出電路。

2、當控制不適當的(de)時(shi)候，可能(neng)會出現同步丟失。

3、由于在(zai)旋轉(zhuan)軸停止(zhi)后仍然存在(zai)電流而產生(sheng)熱量。

三、步進電機的分類

步進電(dian)機在(zai)構造上有三種主要類型：反(fan)應式(shi)(shi)（Variable Reluctance，VR）、永磁式(shi)(shi)（Permanent Magnet,PM）和混合式(shi)(shi)（Hybrid Stepping,HS）。在(zai)我國所采用的步進電(dian)機中以反(fan)應式(shi)(shi)步進電(dian)機為主。

1、反應式

定子上(shang)有繞組(zu)，繞組(zu)由軟磁材料組(zu)成。其結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2度，但動態性(xing)能差，效率低、發熱(re)大(da)，可靠性(xing)難以保證。

2、永磁式

永磁(ci)式步進電機(ji)的轉(zhuan)子(zi)用永磁(ci)材(cai)料制成，轉(zhuan)子(zi)的極(ji)數與定子(zi)的極(ji)數相(xiang)同。其特點是動態性能好、輸出力矩(ju)大，但這種電機(ji)度差，步距角大（一(yi)般(ban)為7.5度或15度）。

3、混合式

混合(he)式步(bu)(bu)進電機綜合(he)了反應(ying)式和永(yong)磁式的優(you)點，其定(ding)子(zi)上(shang)有很(hen)多相繞組，轉子(zi)上(shang)采(cai)用(yong)永(yong)磁材料，轉子(zi)和定(ding)子(zi)均有多個小(xiao)齒以(yi)提高步(bu)(bu)距精度(du)。其特點是(shi)輸出(chu)力矩大、動態性(xing)能好、步(bu)(bu)距角小(xiao)，但結(jie)構(gou)復雜、成本相對較高。

步進電機按定子(zi)上繞組來(lai)分(fen)，共有二相、三相和(he)五相等系(xi)列(lie)。最受(shou)歡迎的(de)是(shi)兩相混合式步進(jin)電(dian)(dian)(dian)機，約(yue)占97%以上的(de)市場份額，其原因是(shi)性(xing)價比高，配上細分(fen)驅動(dong)(dong)器(qi)(qi)后效(xiao)果(guo)良好(hao)。該種電(dian)(dian)(dian)機的(de)基本步距角為(wei)1.8°/步，配上半步驅動(dong)(dong)器(qi)(qi)后，步距角減(jian)少為(wei)0.9°，配上細分(fen)驅動(dong)(dong)器(qi)(qi)后其步距角可細分(fen)達256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力(li)和(he)制(zhi)造精(jing)度等原因，實際控制(zhi)精(jing)度略低。同一步進(jin)電(dian)(dian)(dian)機可配不同細分(fen)的(de)驅動(dong)(dong)器(qi)(qi)以改變精(jing)度和(he)效(xiao)果(guo)。