步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)單介紹以及應(yīng)用特點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)是一種開環(huán)控制的電機(jī)，是利用脈沖控制信號(hào)使其轉(zhuǎn)為位移的一種能夠精細(xì)控制位移的電機(jī)，由于很多有細(xì)分功能，因此能夠?qū)崿F(xiàn)很小的步進(jìn)角位移，控制精度高，這是步進(jìn)電機(jī)獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，我們經(jīng)?？吹讲竭M(jìn)電機(jī)都是在短距離運(yùn)行，但是來回工作卻是很頻繁，因此步進(jìn)電機(jī)不適合于長期同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)1、步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)候表面溫度很高，但是并不影響其使用，因?yàn)閮?nèi)部磁性材料原因;

2、驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須是脈沖信號(hào)，并且不需要反饋信號(hào)，即所謂的開環(huán)控制;

3、改變脈沖的變換順序可以改變步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向;

4、步進(jìn)電機(jī)速度不宜過快，不適合于高速場(chǎng)合;

5、一般的步進(jìn)電機(jī)的精度是步進(jìn)角的3-5%左右;

6、步進(jìn)電機(jī)具有良好的急停以及反轉(zhuǎn)特性，是其他電機(jī)無法比擬的;

7、選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)候，原則上是先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大就用大一點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī);

8、步進(jìn)電機(jī)與整機(jī)配合一起有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這是它的缺點(diǎn)之一，因此在避開此工作點(diǎn)，可以改變電壓或者電流等來解決;

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件，通過控制施加在電機(jī)線圈上的電脈沖順序、頻率和數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度和旋轉(zhuǎn)角度的控制。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)外來的控制脈沖和方向信號(hào)，通過其內(nèi)部的邏輯電路，控制步進(jìn)電機(jī)的繞組以一定的時(shí)序正向或反向通電， 使得電機(jī)正向/反向旋轉(zhuǎn)，或者鎖定。

2、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。

步進(jìn)電機(jī)配合驅(qū)動(dòng)器使用，很多驅(qū)動(dòng)器都支持細(xì)分功能，即實(shí)現(xiàn)很小的步進(jìn)角，控制更精確。

步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。

一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積

步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。

雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

1、步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

①電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù);

②電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩(當(dāng)繞組激磁時(shí));

③由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性;

④優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng);

⑤由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命;

⑥電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單且可控制成本;

⑦僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速地同步旋轉(zhuǎn);

⑧由于速度正比于脈沖頻率，因而有較寬的轉(zhuǎn)速范圍。

缺點(diǎn)：

①如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象;

②難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速;

③難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩;

④在體積重量方面沒有優(yōu)勢(shì)，能源利用率低;

⑤超過負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步，高速工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲。

2、步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

①不僅電極必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)將靜止。如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，將以一定的角度(稱為步進(jìn)角)，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。

②騰龍版步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度，一圈360度，需要48個(gè)脈沖完成。

③步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。

④改變脈沖的順序，可以方便地改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。

因此，目前打印機(jī)、繪圖儀、機(jī)器人等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。步進(jìn)電機(jī)在自動(dòng)化與數(shù)字控制領(lǐng)域中，有著比較樂觀的發(fā)展前景，和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，能比較精確的控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在合適的工作場(chǎng)合中，若控制得當(dāng)，步進(jìn)電機(jī)的工作性能甚至可以與直流伺服電機(jī)相比。 　　步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 　　步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的最大區(qū)別，在于步進(jìn)電機(jī)完全由脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)和控制，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不受負(fù)載變化的影響。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止位置，只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)。步進(jìn)電機(jī)的這種特點(diǎn)決定了計(jì)算機(jī)是它最好的控制者。 　　步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于成本較低、運(yùn)行比可靠而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

當(dāng)然，步進(jìn)電機(jī)在控制精度、轉(zhuǎn)速和低速性能方面，都與傳統(tǒng)的直流伺服電機(jī)存在差距，但是在對(duì)精度要求不是很高的環(huán)境中，步進(jìn)電機(jī)的使用優(yōu)勢(shì)就比較明顯了。 　　步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 　　步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的制造是步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用的典型，由于叔控機(jī)床能夠直接將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移，省去AD轉(zhuǎn)換過程，因此步進(jìn)電機(jī)被認(rèn)為是最佳數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)在數(shù)控銑床和數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)等方面可用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 　　步進(jìn)電機(jī)除了在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用，還可以和其他機(jī)械配合使用，例如步進(jìn)電機(jī)可以在自動(dòng)送料機(jī)中用作馬達(dá)，在打印機(jī)和繪圖儀中步進(jìn)電機(jī)也有應(yīng)用。隨著控制技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。