步進(jìn)電機

步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點(diǎn)講：當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái) 控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。

雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應用，但步進(jìn)電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動(dòng)電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專(zhuān)業(yè)知識。

 

 

步進(jìn)電機主要由兩部分構成：定子和轉子，它們均由磁性材料組成。以三相步進(jìn)電機為例，其定子和轉子上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極。

 

注意：這里的相和三相交流電中的“相”概念不一樣，步進(jìn)電機通的是直流脈沖。

按照繞組的通電順序，三相步進(jìn)電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。

步進(jìn)電機的主要特點(diǎn)：1．一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。 2．步進(jìn)電機外表允許的最高溫度。 　步進(jìn)電機溫度過(guò)高首先會(huì )使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至 于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以 上，所以步進(jìn)電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。    3．步進(jìn)電機的力矩會(huì )隨轉速的升高而下降。步進(jìn)電機轉動(dòng)時(shí)，電機各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 　 4．步進(jìn)電機低速時(shí)可以正常運轉,但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。 　步進(jìn)電機有一個(gè)技術(shù)參數：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠 正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動(dòng)頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動(dòng)，脈沖 頻率應該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。

 　　5 步進(jìn)電機必須加驅動(dòng)才可以運轉， 驅動(dòng)信號必須為脈沖信號，沒(méi)有脈沖的時(shí)候， 步進(jìn)電機靜止， 如果加入適當的脈沖信號，就會(huì )以一定的角度（稱(chēng)為步角）轉動(dòng)。轉動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。 　 6 三相步進(jìn)電機的步進(jìn)角度為7.5 度，一圈360度，需要48個(gè)脈沖完成。 　 7 步進(jìn)電機具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。 　 

 

8 改變脈沖的順序，可以方便的改變轉動(dòng)的方向。因此，目前打印機，繪圖儀，機器人，等等設備都以步進(jìn)電機為動(dòng)力核心。

 

步進(jìn)電機驅動(dòng)器的特點(diǎn)（1）構成步進(jìn)電機驅動(dòng)器系統的專(zhuān)用集成電路： 　　A、脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。 　　B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297、L6506等。 　　C、只含功率驅動(dòng)（或包含電流控制、保護電路）的驅動(dòng)器集成電路：如日本新電元工業(yè)公司的MTD1110（四相斬波驅動(dòng)）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅動(dòng)）。 　　D、將脈沖分配器、功率驅動(dòng)、電流控制和保護電路都包括在內的驅動(dòng)控制器集成電路，如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。 （2）“細分驅動(dòng)”概述：將“電機固有步距角”細分成若干小步的驅動(dòng)方法，稱(chēng)為細分驅動(dòng)，細分是通過(guò)驅動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機的相電流實(shí)現的，與電機本 身無(wú)關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所 產(chǎn)生的磁場(chǎng)合力，會(huì )使轉子有N個(gè)新的平衡位置（形成N個(gè)步距角）。

步進(jìn)電機分類(lèi)

 

步進(jìn)電機分三種：永磁式（PM）、反應式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現大轉矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大，在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點(diǎn)，分為兩相和五相，兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度，這種步進(jìn)電機的應用最為廣泛。