一、步進電機是什么意思

步進電機是一(yi)種(zhong)無刷機電設備，它將(jiang)施加在(zai)其勵磁繞組上(shang)的(de)電脈(mo)沖序列轉(zhuan)(zhuan)換為精確定義的(de)逐步(bu)機械(xie)軸旋轉(zhuan)(zhuan)。對于每個離散脈(mo)沖，電機的(de)軸旋轉(zhuan)(zhuan)一(yi)個固定的(de)角(jiao)度(du)(du)。這種(zhong)旋轉(zhuan)(zhuan)可以(yi)是線性的(de)或角(jiao)度(du)(du)的(de)。對于單個脈(mo)沖輸(shu)入，它會(hui)(hui)移動一(yi)步(bu)。當施加一(yi)系(xi)列脈(mo)沖時，它會(hui)(hui)轉(zhuan)(zhuan)動一(yi)定角(jiao)度(du)(du)。每個脈(mo)沖步(bu)進電機軸轉(zhuan)(zhuan)過的(de)角(jiao)度(du)(du)稱為步(bu)距角(jiao)，通(tong)常以(yi)度(du)(du)數(shu)表示。

輸入給(gei)電(dian)機(ji)的(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)數(shu)決定(ding)步距(ju)角，因(yin)此電(dian)機(ji)軸的(de)(de)位置通過控(kong)制脈(mo)(mo)沖(chong)數(shu)來控(kong)制。這(zhe)種獨特(te)的(de)(de)特(te)性使步進(jin)電(dian)機(ji)非常適合開(kai)環控(kong)制系統(tong)，其中軸的(de)(de)精(jing)確位置通過精(jing)確的(de)(de)脈(mo)(mo)沖(chong)數(shu)保持，而無(wu)需(xu)使用反饋(kui)傳感(gan)器。

步(bu)距(ju)角越小，每(mei)轉(zhuan)的步(bu)數越大，獲得(de)的位置精度(du)(du)(du)(du)越高(gao)。步(bu)距(ju)角大到90度(du)(du)(du)(du)，小到0.72度(du)(du)(du)(du)，常用的步(bu)距(ju)角有(you)1.8度(du)(du)(du)(du)、2.5度(du)(du)(du)(du)、7.5度(du)(du)(du)(du)和15度(du)(du)(du)(du)。

軸的(de)(de)旋(xuan)轉(zhuan)方向取(qu)決(jue)于施(shi)加(jia)到定子上(shang)的(de)(de)脈(mo)沖序列。軸的(de)(de)速度(du)或平(ping)均電機(ji)速度(du)與施(shi)加(jia)在勵磁繞組上(shang)的(de)(de)輸入脈(mo)沖的(de)(de)頻率（輸入脈(mo)沖的(de)(de)速率）成正比。因此，如果頻率較(jiao)低，步進電機(ji)會(hui)逐步旋(xuan)轉(zhuan)，而對(dui)于高頻，由于慣性，它會(hui)像直流電機(ji)一樣(yang)連續旋(xuan)轉(zhuan)。

像所(suo)有電動(dong)(dong)機一樣，步進電機具(ju)有定子和轉(zhuan)子。轉(zhuan)子是沒(mei)有繞(rao)(rao)組(zu)、電刷和換向器的可動(dong)(dong)部件。通常轉(zhuan)子是可變磁阻或永磁體(ti)。定子通常由(you)多極(ji)和多相(xiang)繞(rao)(rao)組(zu)構成，通常由(you)三相(xiang)或四相(xiang)繞(rao)(rao)組(zu)組(zu)成，所(suo)需的極(ji)數(shu)由(you)每(mei)個輸入(ru)脈沖(chong)的所(suo)需角位(wei)移決定。

與其他電(dian)(dian)機(ji)不同的(de)(de)是，步進電(dian)(dian)機(ji)使用(yong)經過編程的(de)(de)離散控(kong)制脈(mo)沖運行(xing)，這些脈(mo)沖通過電(dian)(dian)子(zi)驅動器施加到定子(zi)繞組(zu)上(shang)。由于順序通電(dian)(dian)的(de)(de)定子(zi)繞組(zu)的(de)(de)磁極和轉(zhuan)子(zi)磁極之間的(de)(de)磁相互(hu)作(zuo)用(yong)而發生旋轉(zhuan)。

當今市場上有多種類型的步(bu)進(jin)電(dian)機，它(ta)們的尺(chi)寸(cun)、步(bu)數、結構、接線、傳動裝置(zhi)和其他電(dian)氣特性各不相同。由于這(zhe)些電(dian)機能夠以(yi)離散方式運行，因(yin)此步(bu)進(jin)電(dian)機非常適合于計算機等數字控制設備連接。

由于對(dui)速(su)度(du)、旋轉、方向和(he)角度(du)位置的精確控制(zhi)，這些在(zai)工業過(guo)程控制(zhi)系統、CNC機器、機器人、制(zhi)造自動化系統和(he)儀器儀表中(zhong)特別受(shou)關注(zhu)。

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二、步進電機的特點

步(bu)(bu)進電機的(de)(de)優點(dian)(dian)(dian)和缺點(dian)(dian)(dian)都(dou)非常的(de)(de)突出，優點(dian)(dian)(dian)集中于控(kong)制簡單、精度(du)高，缺點(dian)(dian)(dian)是噪聲、震動和效率(lv)，它沒有累(lei)積誤差(cha)，結構簡單，使用(yong)維修方便，制造成本(ben)低。步(bu)(bu)進電機帶動負載慣量的(de)(de)能力大，適用(yong)于中小型機床(chuang)和速(su)度(du)精度(du)要求不高的(de)(de)地方，缺點(dian)(dian)(dian)是效率(lv)較低、發熱(re)大，有時會“失步(bu)(bu)”。優缺點(dian)(dian)(dian)如下所示(shi)。

優點：

1、電(dian)機操(cao)作(zuo)易于通過脈沖信號輸(shu)入到電(dian)機進行(xing)控制。

2、不需要反饋電路以返(fan)回旋轉軸的位置和速度信息（開環控(kong)制）。

3、由于(yu)沒有接觸電刷(shua)而實現了更大的可靠性。

缺點：

1、需要(yao)脈沖信號輸出電路。

2、當(dang)控制不適當(dang)的時候，可(ke)能會出現同步丟失(shi)。

3、由于在旋轉(zhuan)軸停止后仍然存在電流而產生熱量。

三、步進電機的分類

步進(jin)電機在(zai)構造(zao)上(shang)有三種(zhong)主(zhu)(zhu)要類型：反應(ying)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(guo)所采用的步進(jin)電機中(zhong)以反應(ying)式(shi)(shi)步進(jin)電機為主(zhu)(zhu)。

1、反應式

定(ding)子上有繞(rao)(rao)組(zu)，繞(rao)(rao)組(zu)由(you)軟磁材料組(zu)成。其結構(gou)簡單、成本(ben)低(di)、步(bu)距角小，可達1.2度(du)，但動(dong)態(tai)性能差，效(xiao)率低(di)、發熱大，可靠(kao)性難以保證。

2、永磁式

永磁(ci)式步進(jin)電(dian)機(ji)的轉子(zi)(zi)用(yong)永磁(ci)材料(liao)制成(cheng)，轉子(zi)(zi)的極數(shu)與定(ding)子(zi)(zi)的極數(shu)相同(tong)。其特點是動態性(xing)能好、輸出力矩大，但(dan)這種電(dian)機(ji)度(du)差，步距角大（一般為(wei)7.5度(du)或15度(du)）。

3、混合式

混(hun)合式(shi)步(bu)進電機綜合了反應(ying)式(shi)和永(yong)(yong)磁式(shi)的優點(dian)，其(qi)定子(zi)(zi)(zi)上有(you)很(hen)多(duo)相繞(rao)組，轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上采用(yong)永(yong)(yong)磁材(cai)料，轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)和定子(zi)(zi)(zi)均有(you)多(duo)個小齒以(yi)提(ti)高步(bu)距精度(du)。其(qi)特點(dian)是輸(shu)出力矩大、動(dong)態性(xing)能好(hao)、步(bu)距角(jiao)小，但(dan)結構復雜、成本(ben)相對較高。

步進電機按定子(zi)上(shang)(shang)繞組來分(fen)，共有(you)二相、三(san)相和(he)(he)(he)五相等系列。最受歡(huan)迎的是兩相混合(he)式步(bu)進電機，約占97%以上(shang)(shang)的市(shi)場份額，其原因是性價比高，配上(shang)(shang)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)后(hou)(hou)效果(guo)良(liang)好。該種(zhong)電機的基本步(bu)距角為1.8°/步(bu)，配上(shang)(shang)半步(bu)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)后(hou)(hou)，步(bu)距角減少為0.9°，配上(shang)(shang)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)后(hou)(hou)其步(bu)距角可細(xi)分(fen)達256倍（0.007°/微步(bu)）。由于摩擦(ca)力和(he)(he)(he)制造精(jing)(jing)(jing)度等原因，實際(ji)控制精(jing)(jing)(jing)度略低(di)。同(tong)一步(bu)進電機可配不同(tong)細(xi)分(fen)的驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)以改變精(jing)(jing)(jing)度和(he)(he)(he)效果(guo)。