什么是步進電機？步進電機的種類

什么是步進電機?

文名稱：步進電動機?英文名稱：stepping?motor?定義：將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移或線位移的控制電動機。?所屬學科：機械工程(一級學科);儀器儀表元件(二級學科);儀表電機(三級學科)?步進電動機是將電脈沖激勵信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移或線位移的離散值控制電動機，這種電動機每當輸入一個電脈沖就動一步，所以又稱脈沖電動機。?簡介?步進電動機(stepping?motor)?步進電動機把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機。在自動控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖信號，步進電動機前進一步，故又稱脈沖電動機。步進電動機多用于數(shù)字式計算機的外部設備，以及打印機、繪圖機和磁盤等裝置。?步進電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機繞組提供脈沖電流。步進電動機的運行性能決定于電機與驅(qū)動電源間的良好配合。

步進電機是一種控制用的特種電機，作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展(步進電機驅(qū)動器性能提高)，步進電機的需求量與日俱增。步進電機在運行中精度沒有積累誤差的特點，使其廣泛應用于各種自動化控制系統(tǒng)，特別是開環(huán)控制系統(tǒng)。

步進電機可以看作沒有換向器的電動機。典型地，電動機中的所有繞組都是定子的一部分，并且轉(zhuǎn)子可以是永磁體，或者在可變磁阻電機的情況下，可以是一些軟磁材料的齒塊。所有的換向必須由馬達控制器在外部進行處理，通常，馬達和控制器被設計成使得馬達可以保持在任何固定的位置以及單向或雙向旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)步進器，因為它們也是已知的，可以在音頻上步進，允許它們快速旋轉(zhuǎn)，并且使用合適的控制器，它們可以在受控的方向上“開始”和“停止”。

對于某些應用，可以選擇使用伺服電機和步進電機。兩種類型的電機都提供了類似的精確定位機會，但它們在許多方面有所不同。伺服電機需要某種類型的編碼器反饋控制系統(tǒng)。通常，這涉及光學或磁性編碼器以提供關于轉(zhuǎn)子位置的反饋，以及電路的一些混合，以通過電動機驅(qū)動電流，與期望位置和當前位置之間的差異成反比。

在步進和伺服之間進行選擇時，必須考慮一些問題。比如用步進電機進行定位的重復性取決于電機轉(zhuǎn)子的幾何形狀，而用伺服電機進行定位的重復性通常取決于編碼器和反饋電路中其他部件的穩(wěn)定性。

步進電機可用于簡單的開環(huán)控制系統(tǒng); 這些通常適用于在靜態(tài)載荷下以低加速度運行的系統(tǒng)，但是閉環(huán)控制對于高加速度來說可能是必不可少的，特別是如果它們涉及可變載荷的話。如果開環(huán)控制系統(tǒng)中的步進電機過載，則轉(zhuǎn)子位置的所有知識都將丟失，系統(tǒng)必須重新初始化; 伺服電機不受此問題的困擾。

步進電機也可用于閉環(huán)系統(tǒng)，與伺服系統(tǒng)類似，增加了編碼器和反饋驅(qū)動電路。性能得到提高，但需要額外的成本。

步進電機有兩種類型，永磁體和可變磁阻(也有混合電機，從控制器的角度來看與永磁電機沒有區(qū)別)。如果缺少電機上的標簽，通常在沒有電源的情況下，可以通過感覺來分辨兩者。當你用手指扭動轉(zhuǎn)子時，永磁電動機傾向于“齒輪”，而可變磁阻電動機幾乎可以自由旋轉(zhuǎn)(盡管由于轉(zhuǎn)子中的剩余磁化，它們可能會輕微地轉(zhuǎn)動)。你也可以用歐姆表來區(qū)分這兩個品種。可變磁阻電動機通常有三個(有時是四個)繞組，有共同的回路，而永磁電動機通常有兩個獨立的繞組，有或沒有中心抽頭。

步進電機具有廣泛的角度分辨率。最粗糙的電機通常每步旋轉(zhuǎn)90度，而高分辨率的永磁電機每步通常可以處理1.8或甚至0.72度。使用合適的控制器，大多數(shù)永磁體和混合電機可以半步運行，一些控制器可以處理更小的步數(shù)或微步。

對于永磁電機和可變磁阻步進電機，只要電機的一個繞組通電，轉(zhuǎn)子(空載)就會鎖定在一個固定角度，然后保持該角度，直到轉(zhuǎn)矩超過電機的保持轉(zhuǎn)矩哪一點，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)動，試圖保持在每個連續(xù)的平衡點。

步進電機的種類

按力矩產(chǎn)生的原理分為反應式和激磁式(目前我國使用的大都是反應式)

反應式：轉(zhuǎn)子無繞組，由被激磁的定子產(chǎn)生反應力矩實現(xiàn)步進運行

激磁式：定，轉(zhuǎn)子均有激磁繞組(或轉(zhuǎn)子用永久磁鋼)，由電磁力矩實現(xiàn)步進

按輸出力矩大小分為伺服式和功率式

伺服式：輸出力矩在百分之幾至十分之幾(N*M)只能驅(qū)動較小的負載，要與液壓所知放大器配用，才能驅(qū)動機床工作臺等圈套的負載

功率式：輸出力矩在5-50N*M以上，可以直接驅(qū)動機床工作臺等圈套的負載

按定子數(shù)分為單定子式，雙定子式，三定子式，多定子式

按各相繞組分布分為徑向分布式，軸向分布式

徑向分布式：電機各相按圓周依次排列

軸向分布式：電機各相按軸向依次排列