一、步進電機是什么意思

步進電機是一(yi)種(zhong)無刷機(ji)電(dian)(dian)設備，它將施加(jia)在其勵磁繞組(zu)上的(de)電(dian)(dian)脈沖序列(lie)轉換為精確定(ding)(ding)義的(de)逐步(bu)機(ji)械軸(zhou)旋(xuan)轉。對于每個離散脈沖，電(dian)(dian)機(ji)的(de)軸(zhou)旋(xuan)轉一(yi)個固定(ding)(ding)的(de)角度(du)。這種(zhong)旋(xuan)轉可以(yi)是線性(xing)的(de)或角度(du)的(de)。對于單個脈沖輸入，它會移動一(yi)步(bu)。當(dang)施加(jia)一(yi)系列(lie)脈沖時(shi)，它會轉動一(yi)定(ding)(ding)角度(du)。每個脈沖步(bu)進電(dian)(dian)機(ji)軸(zhou)轉過的(de)角度(du)稱(cheng)為步(bu)距角，通常以(yi)度(du)數表示。

輸入給電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)脈沖數決(jue)定步(bu)距角，因此電(dian)(dian)機(ji)(ji)軸的(de)位置通(tong)過(guo)控制(zhi)脈沖數來控制(zhi)。這種(zhong)獨特(te)的(de)特(te)性使(shi)步(bu)進電(dian)(dian)機(ji)(ji)非常適合(he)開(kai)環(huan)控制(zhi)系統，其中(zhong)軸的(de)精確位置通(tong)過(guo)精確的(de)脈沖數保持，而無(wu)需(xu)使(shi)用反饋傳感器。

步(bu)距角(jiao)越(yue)(yue)小，每轉的(de)步(bu)數(shu)越(yue)(yue)大，獲得的(de)位置精(jing)度(du)越(yue)(yue)高(gao)。步(bu)距角(jiao)大到90度(du)，小到0.72度(du)，常用(yong)的(de)步(bu)距角(jiao)有1.8度(du)、2.5度(du)、7.5度(du)和15度(du)。

軸的(de)旋(xuan)轉(zhuan)方向取決于(yu)(yu)施加到定子上的(de)脈(mo)沖(chong)(chong)序列(lie)。軸的(de)速度或平均電機速度與施加在勵磁繞組上的(de)輸(shu)入脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)頻(pin)率（輸(shu)入脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)速率）成正比。因此，如果頻(pin)率較低，步進電機會逐步旋(xuan)轉(zhuan)，而對于(yu)(yu)高頻(pin)，由(you)于(yu)(yu)慣性(xing)，它會像直流(liu)電機一樣連續(xu)旋(xuan)轉(zhuan)。

像所有(you)電動(dong)機一樣，步(bu)進(jin)電機具有(you)定子(zi)和轉(zhuan)子(zi)。轉(zhuan)子(zi)是沒(mei)有(you)繞組(zu)、電刷(shua)和換(huan)向器(qi)的可動(dong)部件。通常(chang)轉(zhuan)子(zi)是可變磁阻(zu)或永磁體。定子(zi)通常(chang)由多(duo)極和多(duo)相繞組(zu)構成(cheng)，通常(chang)由三(san)相或四相繞組(zu)組(zu)成(cheng)，所需的極數(shu)由每個輸(shu)入脈(mo)沖的所需角位移決定。

與其他電(dian)機不同(tong)的(de)是(shi)，步進電(dian)機使用經過(guo)編(bian)程的(de)離散(san)控(kong)制脈(mo)沖(chong)運行(xing)，這(zhe)些脈(mo)沖(chong)通過(guo)電(dian)子(zi)驅動器(qi)施加到定子(zi)繞(rao)組上。由于順序通電(dian)的(de)定子(zi)繞(rao)組的(de)磁極和(he)轉(zhuan)子(zi)磁極之間的(de)磁相互作用而發生旋轉(zhuan)。

當今市(shi)場上有多種(zhong)類(lei)型(xing)的步進電機，它們的尺(chi)寸、步數(shu)、結構、接線、傳動(dong)裝(zhuang)置和其(qi)他電氣特性各不相同。由(you)于(yu)這些(xie)電機能夠以離(li)散方式運行，因此步進電機非(fei)常適合于(yu)計算機等(deng)數(shu)字(zi)控(kong)制設備連接。

由于對速(su)度(du)、旋轉、方向和角度(du)位置的精確控(kong)制，這(zhe)些在工(gong)業過程控(kong)制系統、CNC機器(qi)、機器(qi)人、制造自動化系統和儀器(qi)儀表中特別受關注(zhu)。

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二、步進電機的特點

步進(jin)電(dian)機的優點和(he)(he)缺(que)點都非常的突出，優點集中于(yu)(yu)控制(zhi)簡(jian)單、精度高(gao)，缺(que)點是噪聲、震動(dong)和(he)(he)效率，它沒(mei)有(you)累(lei)積誤差，結(jie)構簡(jian)單，使用(yong)(yong)維(wei)修方便，制(zhi)造(zao)成本(ben)低。步進(jin)電(dian)機帶動(dong)負載(zai)慣量的能力大(da)，適用(yong)(yong)于(yu)(yu)中小型機床和(he)(he)速度精度要求不高(gao)的地方，缺(que)點是效率較低、發熱大(da)，有(you)時會“失步”。優缺(que)點如下所示。

優點：

1、電機(ji)操作易于通過(guo)脈沖信(xin)號(hao)輸入到電機(ji)進行(xing)控制(zhi)。

2、不(bu)需要反饋(kui)電路(lu)以返回旋轉軸的位置和速度(du)信息（開環控(kong)制）。

3、由(you)于沒有接觸電刷(shua)而(er)實(shi)現了更大的可(ke)靠性。

缺點：

1、需要脈沖信號輸出電路(lu)。

2、當(dang)(dang)控制不適當(dang)(dang)的(de)時候，可能會出(chu)現同步丟失。

3、由于(yu)在(zai)旋轉軸停止后仍(reng)然存在(zai)電流而產生熱量。

三、步進電機的分類

步(bu)進電機(ji)在(zai)構(gou)造上有(you)三種主要類(lei)型：反應式（Variable Reluctance，VR）、永(yong)磁式（Permanent Magnet,PM）和混合(he)式（Hybrid Stepping,HS）。在(zai)我國(guo)所采用的(de)步(bu)進電機(ji)中以反應式步(bu)進電機(ji)為主。

1、反應式

定子(zi)上有繞組，繞組由軟磁材料組成。其(qi)結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2度，但(dan)動態(tai)性能差，效(xiao)率(lv)低、發熱(re)大，可靠性難以(yi)保證(zheng)。

2、永磁式

永磁式(shi)步進電(dian)機的轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)用永磁材料制(zhi)成，轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的極數與定子(zi)(zi)的極數相同。其特(te)點(dian)是(shi)動(dong)態性能好、輸出力矩(ju)大，但這種電(dian)機度(du)差，步距角(jiao)大（一般(ban)為7.5度(du)或15度(du)）。

3、混合式

混合式步(bu)(bu)進(jin)電(dian)機綜合了反應式和永磁式的(de)優點，其(qi)定子(zi)上(shang)有很多(duo)相繞(rao)組，轉子(zi)上(shang)采用永磁材料，轉子(zi)和定子(zi)均有多(duo)個小(xiao)齒(chi)以提高步(bu)(bu)距精(jing)度。其(qi)特點是(shi)輸出力(li)矩(ju)大、動態性(xing)能好、步(bu)(bu)距角(jiao)小(xiao)，但結(jie)構復雜(za)、成(cheng)本相對(dui)較高。

步進電機按定(ding)子上(shang)繞組來(lai)分，共有二相(xiang)、三相(xiang)和(he)五相(xiang)等系(xi)列。最受歡迎的是兩(liang)相(xiang)混合式步(bu)(bu)(bu)進(jin)電(dian)機，約占(zhan)97%以上(shang)的市場(chang)份額，其原因是性(xing)價比高，配上(shang)細(xi)(xi)分驅動(dong)器(qi)(qi)后(hou)效果(guo)良好。該(gai)種電(dian)機的基本步(bu)(bu)(bu)距(ju)(ju)角為(wei)1.8°/步(bu)(bu)(bu)，配上(shang)半步(bu)(bu)(bu)驅動(dong)器(qi)(qi)后(hou)，步(bu)(bu)(bu)距(ju)(ju)角減少(shao)為(wei)0.9°，配上(shang)細(xi)(xi)分驅動(dong)器(qi)(qi)后(hou)其步(bu)(bu)(bu)距(ju)(ju)角可細(xi)(xi)分達256倍（0.007°/微步(bu)(bu)(bu)）。由于(yu)摩(mo)擦力和(he)制(zhi)(zhi)造(zao)精度(du)等原因，實際控制(zhi)(zhi)精度(du)略低。同一步(bu)(bu)(bu)進(jin)電(dian)機可配不同細(xi)(xi)分的驅動(dong)器(qi)(qi)以改(gai)變精度(du)和(he)效果(guo)。