一、步進(jìn)電機的用途

隨著(zhù)自動(dòng)控制系統和計算裝置的不斷發(fā)展，在普通旋轉電機的基礎上產(chǎn)生出多種具有特殊性能的小功率電機，它們在自動(dòng)控制系統和計算裝置中分別作為執行元件、檢測元件和解算元件，這類(lèi)電機統稱(chēng)為控制電機。顯然，從基本的電磁感應原理來(lái)說(shuō)，控制電機和普通旋轉電機并沒(méi)有本質(zhì)上的差別，但普通旋轉電機著(zhù)重于對啟動(dòng)和運行狀態(tài)的力能指標的要求，而控制電機則著(zhù)重于特性的高精度和快速響應。

各種控制電機從它們的外表看差不多都是一一個(gè)圓柱體，中間有一根轉軸， 體積- -般都比較小，因此控制電機是一種微電機。從它們完成的任務(wù)來(lái)看，各種控制電機又各不相同，有的用來(lái)帶動(dòng)自動(dòng)控制系統中的機構運動(dòng)，有的用來(lái)量測機械轉角或轉速，有的可以進(jìn)行三角函數運算，有的可以進(jìn)行積分或微分運算等。

各種控制電機的用途和功能盡管不同，但基本上可劃分為信號元件和功率元件兩大類(lèi)。凡是用來(lái)轉換信號的都為信號元件，又稱(chēng)為量測元件:凡是把信號轉換成輸出功率或把電能轉換為機械能的都為功率元件，又稱(chēng)為執行元件。若以電源分類(lèi)，控制電機有直流和交流步進(jìn)電機是一種用電 脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉換成相應的角位移(或線(xiàn)位移)的一種控制電機。步進(jìn)電機又稱(chēng)為脈沖電機。

一般電機都是連續旋轉的， 而步進(jìn)電機則是一- 步一步轉 動(dòng)的，它是由專(zhuān)用電源供給電脈沖，每輸人一個(gè)電脈沖信號，電機就轉過(guò)個(gè)角度， 如圖1-1所示。步進(jìn)電機也可以直接輸出線(xiàn)位移，每輸人一.個(gè)電脈沖信號，電機就走一段直線(xiàn)距離。它可以看成是一種特殊運行方

步進(jìn)電機的運動(dòng)形式與普通勻速旋轉的電機有一定的差別，它的運動(dòng)形式是步進(jìn)式的，所以稱(chēng)為步進(jìn)電機。又因其繞組上所加的電源是脈沖電壓，有時(shí)也稱(chēng)它為脈沖電機。

由于步 進(jìn)電機是受脈沖信號控制的，所以步進(jìn)電機不需要變換，就能直接將數字信號轉換成角位移或線(xiàn)位移，因此它很適合于作為數字控制系統的伺服元件。

步進(jìn)電機的用途及優(yōu)勢特點(diǎn)

二、步進(jìn)電機的種類(lèi)

步進(jìn)電機的種類(lèi)很多，按運動(dòng)形式分有旋轉式步進(jìn)電機、直線(xiàn)步進(jìn)電機和平面步進(jìn)電機。按運行原理和結構形式分類(lèi)，步進(jìn)電機可分為反應式、永磁式和混合式(又稱(chēng)為感應子式)等。按工作方式分類(lèi)，步進(jìn)電機可分為功率式和伺服式，前者能直接帶動(dòng)較大的負載，后者僅能帶動(dòng)較小負載。其中反應式步進(jìn)電機用得比較普遍，結構也較簡(jiǎn)單。

當前最有發(fā)展前最的是混合式步進(jìn)電機，其有以下四個(gè)方面的發(fā)展趨勢:繼續沿著(zhù)小型化的方向發(fā)展:改圓形電機為方形電機:對電機進(jìn)行綜合設計:向五相和三相電機方向發(fā)展。

 

三、步進(jìn)電機的特點(diǎn)

(1)步進(jìn)電機的優(yōu)點(diǎn)

①步進(jìn)電機的角位移量(或直線(xiàn)位移量)與電脈沖數成正比，所以步進(jìn)電機(或線(xiàn)速度)也與脈沖頻率成正比，在步進(jìn)電機的負載能力范圍內，其步距角和轉的受電壓波動(dòng)和負載變化的影響，也不受環(huán)境條件如溫度、氣壓、沖擊和操動(dòng)等影制建)脈沖頻率有關(guān)。因此，步進(jìn)電機適于在開(kāi)環(huán)系統中作執行元件。

②步進(jìn)電機控制性能好，通過(guò)改變脈沖頻率的高低就可以在很大范圍內調節的轉速(或線(xiàn)速度)，并能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉。若用同一領(lǐng)率的脈沖電電機時(shí)，它們可以同步運行。

③步進(jìn)電機每轉一 周都有固定的步數，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會(huì )比積累，即每一步雖然有誤差，但轉過(guò)一周時(shí)，累積誤差為零。這些特點(diǎn)使它完全控制的開(kāi)環(huán)系統中作為伺服元件，并使整不系統大為簡(jiǎn)化，面又運行可靠。當采用位置檢測裝置后，它也可以用于閉環(huán)系統中。

④有些類(lèi)型的步進(jìn)電機在停止供電狀態(tài)下還有定位轉矩，有些類(lèi)型的步進(jìn)電機后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，也具有自鎖能力，不需要機械制動(dòng)裝置。

⑤步進(jìn)電機的步距角變動(dòng)范圍較大，在小步距角的情況下，往往可以不經(jīng)減速器面在

由于以上這些特點(diǎn)，步進(jìn)電機日益廣泛地應用于數字控制系統中，例如數控機床、經(jīng)圖機、自動(dòng)記錄儀表、數/模轉換裝置以及航空、導彈、無(wú)線(xiàn)電等工業(yè)中。

（2）步進(jìn)電機的缺點(diǎn)

步進(jìn)電機的主要缺點(diǎn)是效率較低，并且需要配上適當的驅動(dòng)電源供給電脈沖信號.一般來(lái)說(shuō)，它帶負載慣量的能力不強，在使用時(shí)既要注意負載轉矩的大小，又要注意負載轉動(dòng)慣量的大小，只有當兩者選取在合適的范圍時(shí)，步進(jìn)電機才能獲得滿(mǎn)意的運行性能。此外，共振和振蕩也常常是運行中出現的問(wèn)題，特別是內阻尼較小的反應式步進(jìn)電機，有時(shí)還要加機械阻尼機構。