直線(xiàn)步進(jìn)電機，或稱(chēng)線(xiàn)性步進(jìn)電機，是由磁性轉子鐵芯通過(guò)與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉動(dòng)，直線(xiàn)步進(jìn)電機在電機內部把旋轉運動(dòng)轉化為線(xiàn)性運動(dòng)。直線(xiàn)步進(jìn)電機可以直線(xiàn)運動(dòng)或直線(xiàn)往復運動(dòng)。旋轉電動(dòng)機作為動(dòng)力源，要轉變成直線(xiàn)運動(dòng)，需要借助齒輪、凸機輪構及皮帶或鋼絲。

直線(xiàn)步進(jìn)電機基本原理

直線(xiàn)步進(jìn)電機的基本原理：采用一根螺桿和螺母相嚙合，采取某種方法防止螺桿螺母相對轉動(dòng)，從而使螺桿軸向移動(dòng)。一般而言，目前有兩種實(shí)現這種轉化的方式，第一種是在電機內置一個(gè)帶內螺紋的轉子，以轉子的內螺紋和螺桿相嚙合而實(shí)現線(xiàn)性運動(dòng)，第二種是以螺桿作為電機出軸，在電機外部通過(guò)一個(gè)外部驅動(dòng)螺母和螺桿相嚙合從而實(shí)現直線(xiàn)運動(dòng)。這樣做的結果是大大簡(jiǎn)化了設計，使得在許多應用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機械聯(lián)動(dòng)裝置的情況下直接使用直線(xiàn)步進(jìn)電機進(jìn)行精密的線(xiàn)性運動(dòng)

直線(xiàn)步進(jìn)電機基本術(shù)語(yǔ)

定位或剩余力矩:在沒(méi)有電流通過(guò)繞組時(shí)，能使電機的輸出旋轉所需施加的力矩。

驅動(dòng)器:一個(gè)用來(lái)運行步進(jìn)電機的電氣控制裝置。這包括電源、邏輯程序器、開(kāi)關(guān)元件以及一個(gè)確定步進(jìn)速率的變頻脈沖源。

動(dòng)態(tài)力矩:在一定步進(jìn)速率下電機所產(chǎn)生的力矩。動(dòng)態(tài)力矩可由PULL IN（牽入）力矩或PULL OUT(牽出)力矩所表示。

保持力矩:繞組在通以穩態(tài)直流電時(shí)，能使電機在輸出軸旋轉所需施加的力矩。

慣性:物體對加速度或減速的慣性測量值。此處用于指電機所要移動(dòng)負載的慣性，或電機轉子的慣性。

線(xiàn)性步進(jìn)增量(或稱(chēng)步長(cháng)):轉子每旋轉一個(gè)步距角導螺桿所產(chǎn)生的線(xiàn)性位移。

最大溫升:設計的電機允許溫升。電機的溫升是電機在通電時(shí)出現電能損耗溫度升高所固有的特性。電能損耗主要有電阻發(fā)熱（銅損），鐵損和摩擦損耗。電機的溫度是總的損耗發(fā)熱溫度和環(huán)境溫度之和。

脈沖速率:每秒施加到電機繞組上的脈沖數量（PPS）。脈沖速率等于電機步進(jìn)速率。

每秒脈沖數（PPS）:電機在一秒鐘內所產(chǎn)生的步數（有時(shí)稱(chēng)為“步數/秒”）。這由電機驅動(dòng)器所產(chǎn)生的脈沖頻率所決定。

升降速:在電機不失步的情況下，將給定負荷從原有的低步進(jìn)速率增加至最大，接著(zhù)再降低至原有速率的一種驅動(dòng)技術(shù)。

單步進(jìn)響應:電機進(jìn)行完整的一步所要求的時(shí)間。

步進(jìn):電機每接收一個(gè)脈沖時(shí)轉子所轉的角度，對于直線(xiàn)電機來(lái)說(shuō)，步進(jìn)為直線(xiàn)距離。

步距角:每一步轉子所產(chǎn)生的旋轉，測量單位為度。

每周旋轉步數:轉子旋轉360°.所需要的總步數。阻力力矩和慣性力矩之和。

力矩:阻力力矩和慣性力矩之和。

PULL OUT(牽出)力矩:電機在恒速下能夠產(chǎn)生的最大力矩。因為速度不變，所以也沒(méi)有慣性力矩。周時(shí)轉子內部的動(dòng)能和慣性載荷使牽出力矩增大。

PULL IN(牽入)力矩:心須克服轉子慣量的加速轉矩，以及加速時(shí)固定連接的外接負載和各種摩擦轉矩。因此，牽入力矩通常小于牽出力矩。

力矩與慣性比率:保持力矩除以轉子轉動(dòng)慣量。

直線(xiàn)步進(jìn)電機與旋轉型比較，能直接直線(xiàn)運動(dòng)，可以使機器小型化；對負載慣量敏感；如行程長(cháng)，氣隙會(huì )比旋轉型的大，從而會(huì )產(chǎn)生效率下降等問(wèn)題，使用時(shí)要特別注意便用用途和使用環(huán)境等方面的問(wèn)題。

直線(xiàn)步進(jìn)電機的優(yōu)勢（對比傳統步進(jìn)電機）

（1）高速響應性

一般來(lái)講機械傳動(dòng)件比電氣元器件的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間要大幾個(gè)數量級。由于系統中取消了一些響應時(shí)間常數較大的如絲杠等機械傳動(dòng)件，使整個(gè)閉環(huán)控制系統動(dòng)態(tài)響應性能大大提高，使反應異常靈敏快捷。

（2）高精度性

由于取消了絲杠等機械傳動(dòng)機構，因而減少了插補時(shí)因傳動(dòng)系統滯后帶來(lái)的跟蹤誤差。通過(guò)直線(xiàn)位置檢測反饋控制，可大大提高機床的定位精度。

（3）傳動(dòng)剛度高、推力平穩

“直接驅動(dòng)”提高了其傳動(dòng)剛度。同時(shí)直線(xiàn)電機的布局，可根據機床導軌的形面結構及其工作臺運動(dòng)時(shí)的受力情況來(lái)布置。通常設計成均布對稱(chēng)，使其運動(dòng)推力平穩。

（4）速度快、加減速過(guò)程短

直線(xiàn)電機最早主要用于磁浮列車(chē)（時(shí)速可達500km/h），現在用于機床進(jìn)給驅動(dòng)中，要滿(mǎn)足其超高速切削的最大進(jìn)給速度（要求達60～100m/min或更高）當然是沒(méi)問(wèn)題的。也由于“零傳動(dòng)”的高速響應性，使其加減速過(guò)程大大縮短，從而實(shí)現起動(dòng)時(shí)瞬間達到高速，高速運行時(shí)又能瞬間準停。加速度一般可達到2～10g（g=9.8m/s2）。

（5）行程長(cháng)度不受限制

在導軌上通過(guò)串聯(lián)直線(xiàn)步進(jìn)電機的定件，就可無(wú)限延長(cháng)動(dòng)件的行程長(cháng)度。

（6）運行時(shí)噪聲低

由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機械摩擦，而其導軌副又可采用滾動(dòng)導軌或磁墊懸浮導軌（無(wú)機械接觸），使運動(dòng)噪聲大大下降。

（7）效率高

由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節，也就取消了其機械摩擦時(shí)的能量損耗。

直線(xiàn)步進(jìn)電機應用領(lǐng)域

直線(xiàn)步進(jìn)電機被廣泛應用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動(dòng)等諸多高精度要求領(lǐng)域。