步進(jìn)電機(jī)的基本原理

windpk1314

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”),，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的,。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī),，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點,，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）,、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等,。
        永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相,，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度,；
反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相,，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度,，但噪聲和振動都很大,。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組,，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,。
    混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛,，也是本次細(xì)分驅(qū)動方案所選用的步進(jìn)電機(jī),。
  步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)：
     電機(jī)固有步距角：  
    它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度,。電機(jī)出廠時給出了一個步距角的值,，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°）,，這個步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’,，它不一定是電機(jī)實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān),。
    步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：
    是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù),，目前常用的有二相、三相,、四相,、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同,，其步距角也不同,，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°,、五相的為0.36°/0.72° ,。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求,。如果使用細(xì)分驅(qū)動器,，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù),，就可以改變步距角,。
保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING  TORQUE）：
     是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩,。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一,，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,，輸出功率名言也隨速度的增大而變化,，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如,，當(dāng)人們說2N.m的步進(jìn)電機(jī),，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。
DETENT  TORQUE：
是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下,，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩,。DETENT  TORQUE  在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,，所以它沒有DETENT TORQUE,。
  步進(jìn)電機(jī)的一些特點：
1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積,。
2．步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度,。
   步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點,；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上,，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
3．步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,。
           當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時,，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高,，反向電動勢越大,。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流
減小,，從而導(dǎo)致力矩下降,。
4．步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。
       步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率,，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的股票脈沖頻率,，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動,，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn),。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低,。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動,，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低,，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。
       步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點,，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途,。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,。

煙臺老鄉(xiāng)

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王曉花

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