一、步進電機是什么意思

步進電機是一種無刷機電設備(bei)，它(ta)將施加在其勵磁繞組上的(de)電脈沖序列轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換為(wei)(wei)精確定義的(de)逐步(bu)機械軸旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)。對(dui)于每(mei)個(ge)離散(san)脈沖，電機的(de)軸旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)一個(ge)固(gu)定的(de)角(jiao)度。這種旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)可以(yi)是線性的(de)或角(jiao)度的(de)。對(dui)于單個(ge)脈沖輸(shu)入，它(ta)會移動一步(bu)。當施加一系列脈沖時，它(ta)會轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動一定角(jiao)度。每(mei)個(ge)脈沖步(bu)進電機軸轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)過的(de)角(jiao)度稱為(wei)(wei)步(bu)距(ju)角(jiao)，通常以(yi)度數表示。

輸入給電機(ji)的脈沖(chong)(chong)數決(jue)定步(bu)距角，因(yin)此電機(ji)軸的位置通過控制(zhi)脈沖(chong)(chong)數來控制(zhi)。這種獨特的特性使(shi)步(bu)進(jin)電機(ji)非常適合開環控制(zhi)系(xi)統，其中軸的精(jing)確(que)位置通過精(jing)確(que)的脈沖(chong)(chong)數保(bao)持，而無需使(shi)用反饋傳感器。

步距(ju)角(jiao)越小，每轉的步數(shu)越大，獲(huo)得的位置精度(du)(du)越高。步距(ju)角(jiao)大到90度(du)(du)，小到0.72度(du)(du)，常(chang)用的步距(ju)角(jiao)有1.8度(du)(du)、2.5度(du)(du)、7.5度(du)(du)和15度(du)(du)。

軸(zhou)的(de)(de)旋(xuan)轉方向取決于施加(jia)到(dao)定(ding)子上的(de)(de)脈(mo)沖序列。軸(zhou)的(de)(de)速度或平均電(dian)機速度與施加(jia)在勵磁繞組上的(de)(de)輸(shu)入脈(mo)沖的(de)(de)頻(pin)率（輸(shu)入脈(mo)沖的(de)(de)速率）成正比。因此(ci)，如果頻(pin)率較低(di)，步(bu)(bu)進(jin)電(dian)機會逐步(bu)(bu)旋(xuan)轉，而對于高頻(pin)，由(you)于慣性，它會像直流(liu)電(dian)機一樣連續旋(xuan)轉。

像所有(you)電動機一(yi)樣，步進電機具有(you)定子(zi)和轉子(zi)。轉子(zi)是(shi)沒(mei)有(you)繞(rao)組(zu)、電刷和換向器的(de)可動部件。通常轉子(zi)是(shi)可變磁阻或(huo)永磁體。定子(zi)通常由多(duo)極(ji)和多(duo)相繞(rao)組(zu)構成，通常由三(san)相或(huo)四(si)相繞(rao)組(zu)組(zu)成，所需的(de)極(ji)數由每個輸入脈沖的(de)所需角位移決(jue)定。

與其他電(dian)機不同的(de)(de)(de)(de)是，步(bu)進電(dian)機使用經(jing)過(guo)編程(cheng)的(de)(de)(de)(de)離(li)散控制脈沖(chong)運行(xing)，這些脈沖(chong)通過(guo)電(dian)子驅動器(qi)施(shi)加到定(ding)子繞組(zu)上(shang)。由于順序通電(dian)的(de)(de)(de)(de)定(ding)子繞組(zu)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)極(ji)和轉(zhuan)子磁(ci)極(ji)之間的(de)(de)(de)(de)磁(ci)相互作用而發生旋轉(zhuan)。

當今市場上有多種類型的步進電(dian)機，它們(men)的尺寸、步數(shu)、結構、接(jie)線、傳動裝置和其他(ta)電(dian)氣特性各不相同。由于這些電(dian)機能夠以離散方(fang)式運行，因(yin)此步進電(dian)機非(fei)常(chang)適(shi)合于計算機等數(shu)字(zi)控制設備連接(jie)。

由于對速度、旋轉、方向和角度位置(zhi)的精確(que)控(kong)制，這些在工(gong)業過程(cheng)控(kong)制系(xi)統、CNC機器(qi)、機器(qi)人、制造(zao)自動化系(xi)統和儀器(qi)儀表中(zhong)特別受關注。

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二、步進電機的特點

步進電(dian)(dian)機的優(you)點(dian)和(he)缺(que)點(dian)都非常的突出，優(you)點(dian)集中于控制簡單(dan)、精度(du)高，缺(que)點(dian)是噪(zao)聲、震動(dong)和(he)效率(lv)，它沒有(you)累積誤(wu)差，結(jie)構簡單(dan)，使用維修方便(bian)，制造成本低(di)(di)。步進電(dian)(dian)機帶(dai)動(dong)負載(zai)慣(guan)量的能(neng)力大，適用于中小型機床和(he)速度(du)精度(du)要求(qiu)不高的地方，缺(que)點(dian)是效率(lv)較低(di)(di)、發(fa)熱大，有(you)時會“失(shi)步”。優(you)缺(que)點(dian)如(ru)下所示。

優點：

1、電機操作易于(yu)通(tong)過脈(mo)沖信號(hao)輸入(ru)到(dao)電機進行控制。

2、不需要反饋電(dian)路以(yi)返(fan)回旋(xuan)轉軸(zhou)的位置和速度(du)信(xin)息（開(kai)環控制）。

3、由(you)于沒有接觸電刷而實現了更大的可靠性(xing)。

缺點：

1、需要脈沖信號輸出電(dian)路。

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

3、由(you)于(yu)在(zai)旋轉軸停止后仍然存在(zai)電流而(er)產生(sheng)熱量。

三、步進電機的分類

步進電(dian)機在構造上(shang)有三(san)種(zhong)主要類型：反(fan)應(ying)(ying)式（Variable Reluctance，VR）、永(yong)磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式（Hybrid Stepping,HS）。在我國(guo)所采用的步進電(dian)機中以反(fan)應(ying)(ying)式步進電(dian)機為主。

1、反應式

定子上(shang)有繞組，繞組由軟磁(ci)材(cai)料(liao)組成。其結構簡(jian)單、成本低、步距角小(xiao)，可達1.2度，但動態性能(neng)差(cha)，效率低、發熱(re)大，可靠性難以保(bao)證。

2、永磁式

永磁(ci)式步(bu)進電機的(de)轉(zhuan)子(zi)用永磁(ci)材(cai)料制成(cheng)，轉(zhuan)子(zi)的(de)極(ji)(ji)數與定(ding)子(zi)的(de)極(ji)(ji)數相同。其(qi)特點是動態性能好(hao)、輸出力矩大(da)，但這種(zhong)電機度差，步(bu)距角大(da)（一般為7.5度或15度）。

3、混合式

混合式(shi)步(bu)進電機綜合了(le)反應(ying)式(shi)和永磁(ci)式(shi)的優點(dian)，其(qi)定子上有很多相繞組，轉(zhuan)子上采用永磁(ci)材(cai)料，轉(zhuan)子和定子均(jun)有多個小齒以提高步(bu)距精度(du)。其(qi)特點(dian)是輸出(chu)力矩(ju)大、動態性能好、步(bu)距角小，但結構復雜、成本相對較高。

步進電機按定子上(shang)(shang)繞組來分(fen)(fen)，共(gong)有二(er)相(xiang)、三相(xiang)和五(wu)相(xiang)等系(xi)列。最受歡迎的(de)是兩(liang)相(xiang)混合式步(bu)進電(dian)機(ji)，約(yue)占97%以上(shang)(shang)的(de)市(shi)場份額(e)，其原(yuan)因是性價比(bi)高，配上(shang)(shang)細分(fen)(fen)驅動器(qi)(qi)(qi)后效果良好。該種電(dian)機(ji)的(de)基本步(bu)距(ju)角為(wei)1.8°/步(bu)，配上(shang)(shang)半(ban)步(bu)驅動器(qi)(qi)(qi)后，步(bu)距(ju)角減少為(wei)0.9°，配上(shang)(shang)細分(fen)(fen)驅動器(qi)(qi)(qi)后其步(bu)距(ju)角可(ke)細分(fen)(fen)達256倍（0.007°/微步(bu)）。由于摩(mo)擦力和制(zhi)造精度(du)(du)等原(yuan)因，實際控(kong)制(zhi)精度(du)(du)略低(di)。同(tong)一步(bu)進電(dian)機(ji)可(ke)配不同(tong)細分(fen)(fen)的(de)驅動器(qi)(qi)(qi)以改變(bian)精度(du)(du)和效果。