一、步進電機是什么意思

步進電機是一種無刷(shua)機電設備，它將施(shi)加在(zai)其勵(li)磁(ci)繞組上的電脈(mo)(mo)(mo)沖序(xu)列轉(zhuan)換為(wei)精確(que)定(ding)義的逐(zhu)步(bu)(bu)機械軸(zhou)旋轉(zhuan)。對(dui)于(yu)每個(ge)(ge)離散脈(mo)(mo)(mo)沖，電機的軸(zhou)旋轉(zhuan)一個(ge)(ge)固定(ding)的角(jiao)度。這種旋轉(zhuan)可以(yi)是線性(xing)的或角(jiao)度的。對(dui)于(yu)單個(ge)(ge)脈(mo)(mo)(mo)沖輸入，它會(hui)移動一步(bu)(bu)。當施(shi)加一系(xi)列脈(mo)(mo)(mo)沖時，它會(hui)轉(zhuan)動一定(ding)角(jiao)度。每個(ge)(ge)脈(mo)(mo)(mo)沖步(bu)(bu)進電機軸(zhou)轉(zhuan)過的角(jiao)度稱(cheng)為(wei)步(bu)(bu)距角(jiao)，通常以(yi)度數表示(shi)。

輸入(ru)給電(dian)機(ji)的脈沖(chong)(chong)數(shu)決(jue)定步距角，因此電(dian)機(ji)軸(zhou)的位(wei)置通過控(kong)制(zhi)脈沖(chong)(chong)數(shu)來控(kong)制(zhi)。這種獨特的特性使步進電(dian)機(ji)非(fei)常適合開(kai)環控(kong)制(zhi)系統，其中軸(zhou)的精(jing)確位(wei)置通過精(jing)確的脈沖(chong)(chong)數(shu)保持，而無需使用反饋傳感器。

步(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)越(yue)小(xiao)，每轉(zhuan)的步(bu)(bu)數越(yue)大，獲得的位置(zhi)精度(du)(du)越(yue)高。步(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)大到(dao)90度(du)(du)，小(xiao)到(dao)0.72度(du)(du)，常(chang)用的步(bu)(bu)距(ju)角(jiao)(jiao)有1.8度(du)(du)、2.5度(du)(du)、7.5度(du)(du)和15度(du)(du)。

軸的(de)(de)旋轉(zhuan)(zhuan)方向取決于施加(jia)到定子上的(de)(de)脈(mo)沖(chong)序列。軸的(de)(de)速(su)度或平均電(dian)機速(su)度與施加(jia)在勵(li)磁繞(rao)組上的(de)(de)輸(shu)入脈(mo)沖(chong)的(de)(de)頻率(lv)（輸(shu)入脈(mo)沖(chong)的(de)(de)速(su)率(lv)）成正比。因此，如果頻率(lv)較(jiao)低，步進(jin)電(dian)機會(hui)逐步旋轉(zhuan)(zhuan)，而對于高(gao)頻，由于慣性，它會(hui)像(xiang)直流(liu)電(dian)機一樣連續(xu)旋轉(zhuan)(zhuan)。

像所(suo)(suo)有電動機一樣，步進電機具有定(ding)子和(he)轉子。轉子是沒有繞(rao)(rao)組(zu)、電刷和(he)換(huan)向(xiang)器的(de)可動部件。通(tong)常轉子是可變(bian)磁阻或永磁體。定(ding)子通(tong)常由多極和(he)多相繞(rao)(rao)組(zu)構成(cheng)，通(tong)常由三相或四(si)相繞(rao)(rao)組(zu)組(zu)成(cheng)，所(suo)(suo)需的(de)極數由每個輸入脈沖的(de)所(suo)(suo)需角位移決定(ding)。

與其他電機不同的是，步進電機使用經過編程的離散(san)控制脈沖運行，這些脈沖通(tong)過電子驅動器施加到定子繞組上(shang)。由(you)于順序通(tong)電的定子繞組的磁極(ji)和轉(zhuan)子磁極(ji)之間的磁相互作用而(er)發生旋(xuan)轉(zhuan)。

當今市場上有多(duo)種類型的(de)步進(jin)電(dian)機，它們(men)的(de)尺寸、步數(shu)、結構、接(jie)線(xian)、傳動裝置和其他電(dian)氣(qi)特性各(ge)不相同(tong)。由于(yu)這些電(dian)機能夠以離散方式運行，因(yin)此步進(jin)電(dian)機非常適合于(yu)計算機等(deng)數(shu)字控制設備連接(jie)。

由于對速度、旋轉、方(fang)向和角度位(wei)置的精(jing)確控制，這些在工業過程控制系(xi)(xi)統、CNC機器、機器人、制造自動化系(xi)(xi)統和儀(yi)器儀(yi)表中特別受(shou)關注。

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二、步進電機的特點

步進(jin)(jin)電機(ji)(ji)的(de)優(you)點(dian)和(he)缺點(dian)都非常(chang)的(de)突出，優(you)點(dian)集中于控制(zhi)(zhi)簡單、精度高，缺點(dian)是(shi)噪(zao)聲、震動和(he)效率，它沒有累積誤差，結構簡單，使用(yong)(yong)維修方便，制(zhi)(zhi)造成本低。步進(jin)(jin)電機(ji)(ji)帶(dai)動負載慣量(liang)的(de)能力大，適用(yong)(yong)于中小型機(ji)(ji)床和(he)速(su)度精度要求不高的(de)地方，缺點(dian)是(shi)效率較(jiao)低、發(fa)熱(re)大，有時(shi)會“失步”。優(you)缺點(dian)如下所(suo)示。

優點：

1、電機操作(zuo)易于通(tong)過脈沖(chong)信號輸入(ru)到電機進行控制。

2、不需(xu)要(yao)反饋(kui)電路以返回(hui)旋轉軸(zhou)的(de)位置和速(su)度信息（開環控制）。

3、由(you)于沒有接觸電刷而實現了更大的(de)可靠性(xing)。

缺點：

1、需(xu)要脈沖信號(hao)輸出(chu)電路。

2、當控制不適當的時(shi)候(hou)，可能會(hui)出現(xian)同(tong)步丟失。

3、由于在旋轉軸停止后仍然存在電流而產生熱量。

三、步進電機的分類

步(bu)進電(dian)(dian)機在(zai)構(gou)造上(shang)有(you)三種主(zhu)要類型：反(fan)應式(shi)(shi)（Variable Reluctance，VR）、永(yong)磁式(shi)(shi)（Permanent Magnet,PM）和混合(he)式(shi)(shi)（Hybrid Stepping,HS）。在(zai)我國(guo)所采用的步(bu)進電(dian)(dian)機中以(yi)反(fan)應式(shi)(shi)步(bu)進電(dian)(dian)機為主(zhu)。

1、反應式

定子上(shang)有繞(rao)組，繞(rao)組由軟磁(ci)材料組成(cheng)。其結構簡單、成(cheng)本低(di)、步距角(jiao)小，可達1.2度，但動態性能差，效率低(di)、發熱大，可靠性難(nan)以保證。

2、永磁式

永磁式步進電機的(de)轉子用永磁材(cai)料制成，轉子的(de)極(ji)數與定子的(de)極(ji)數相(xiang)同。其特點是動態(tai)性能好(hao)、輸出力矩大，但這種電機度(du)差，步距角大（一般為7.5度(du)或15度(du)）。

3、混合式

混(hun)合(he)式步進電機綜合(he)了反應式和永磁(ci)式的優(you)點(dian)，其定子上(shang)有很多(duo)相繞(rao)組，轉子上(shang)采用(yong)永磁(ci)材(cai)料，轉子和定子均有多(duo)個(ge)小(xiao)齒(chi)以提高步距(ju)精(jing)度(du)。其特點(dian)是(shi)輸出(chu)力矩大(da)、動態性能好、步距(ju)角小(xiao)，但結構復雜(za)、成本相對(dui)較(jiao)高。

步進電機按(an)定子上(shang)(shang)繞組來分，共有二相、三相和(he)五相等(deng)系列。最受歡迎的是兩(liang)相混合式(shi)步(bu)(bu)進電機(ji)，約(yue)占(zhan)97%以(yi)上(shang)(shang)的市場份額(e)，其原(yuan)因(yin)是性價比(bi)高，配(pei)上(shang)(shang)細(xi)分驅動器后效果良好(hao)。該種電機(ji)的基本步(bu)(bu)距角為1.8°/步(bu)(bu)，配(pei)上(shang)(shang)半步(bu)(bu)驅動器后，步(bu)(bu)距角減少(shao)為0.9°，配(pei)上(shang)(shang)細(xi)分驅動器后其步(bu)(bu)距角可細(xi)分達256倍(bei)（0.007°/微(wei)步(bu)(bu)）。由于(yu)摩擦力(li)和(he)制造精(jing)度(du)等(deng)原(yuan)因(yin)，實際控制精(jing)度(du)略低。同(tong)一步(bu)(bu)進電機(ji)可配(pei)不(bu)同(tong)細(xi)分的驅動器以(yi)改變精(jing)度(du)和(he)效果。