步進(jìn)電機的工作原理   

    步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進(jìn)電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應用于各種開(kāi)環(huán)控制。

   步進(jìn)電動(dòng)機的種類(lèi)

    一、反應式步進(jìn)電動(dòng)機(VR)

    結構簡(jiǎn)單、步距角小，轉子開(kāi)有牙槽，與定子上的牙槽對應。

   反應式步進(jìn)電機一般為三相，可實(shí)現大轉矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應式步進(jìn)電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉矩。

    二、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(PM)

    轉矩大，步距角也大，較節能。

   永磁式步進(jìn)電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；

    三、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(HB)

   混合式步進(jìn)電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點(diǎn)。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)電機的應用最為廣泛。

    綜合上面兩種步進(jìn)電動(dòng)機的優(yōu)點(diǎn)，輸出轉矩大，步距角小，能耗小，運行頻率高，是現在市場(chǎng)上的主流步進(jìn)電動(dòng)機。

    轉子軸向最里層是稀土材料制成的永磁體，其外面包圍一圈可磁化的硅鋼片，硅鋼片外圓開(kāi)有牙槽，轉子軸向兩端分別為S極和N極，S極牙槽與N極牙槽錯開(kāi)位置，對定子產(chǎn)生推力和拉力。定子上也開(kāi)有牙槽與轉子牙槽對應。

步距角=180/（定子繞組相數*轉子齒數）

    步進(jìn)電機控制原理（開(kāi)環(huán)控制）

    PLC或上位機發(fā)送脈沖頻率、脈沖數量、電動(dòng)機運行方向信號給到步進(jìn)驅動(dòng)器，步進(jìn)驅動(dòng)器驅動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機運轉，步進(jìn)電動(dòng)機帶動(dòng)機械部分運動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機沒(méi)有反饋位置信號給步進(jìn)驅動(dòng)器。

    優(yōu)點(diǎn)：步進(jìn)驅動(dòng)器驅動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機的選型范圍廣，設置簡(jiǎn)單，易調節，較便宜。

    缺點(diǎn)：丟步，定位不準。

    步進(jìn)電機控制原理（閉環(huán)控制）

    隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機也有安裝編碼器的，反饋位置信號到步進(jìn)驅動(dòng)器，組成閉環(huán)控制系統，也有的資料叫做步進(jìn)伺服控制系統。同樣PLC或上位機發(fā)送脈沖頻率、脈沖數量、電動(dòng)機運行方向信號給到步進(jìn)驅動(dòng)器，步進(jìn)驅動(dòng)器驅動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機運轉，步進(jìn)電動(dòng)機帶動(dòng)機械部分運動(dòng)。

    步進(jìn)伺服控制系統解決了步進(jìn)電機開(kāi)環(huán)控制時(shí)的丟步問(wèn)題，提高了定位控制的精度（由編碼器分辨率決定，不會(huì )比伺服電機的精度高）。

        步進(jìn)驅動(dòng)器的電路種類(lèi):

    步進(jìn)驅動(dòng)器是為步進(jìn)電動(dòng)機服務(wù)的，作用是使步進(jìn)電動(dòng)機產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，分為兩種電路：

    一、單極驅動(dòng)器電路

步進(jìn)驅動(dòng)器所用的電源為直流電源，步進(jìn)驅動(dòng)器輸出給步進(jìn)電動(dòng)機線(xiàn)圈的直流電流為單方向：如A BCD。

    二、雙極驅動(dòng)器電路

    步進(jìn)驅動(dòng)器所用的電源為直流電源，步進(jìn)驅動(dòng)器輸出給步進(jìn)電動(dòng)機線(xiàn)圈的直流電流為正反方向交替：如A B-A-B。

     步進(jìn)電機的靜態(tài)指標術(shù)語(yǔ)

   a. 相數：產(chǎn)生不同對極N、S磁場(chǎng)的激磁線(xiàn)圈對數。常用m表示。

     b.拍數：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數或導電狀態(tài)用n表示，或指電機轉過(guò)一 個(gè)齒距角所需脈沖數 。

   c. 步距角：對應一個(gè)脈沖信號，電機轉子轉過(guò)的角位移用θ表示。

     d. 定位轉矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以 及機械誤差造成的）。

   e. 靜轉矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉運動(dòng)時(shí)，電機轉軸的鎖定力矩。

     步進(jìn)電機動(dòng)態(tài)指標及術(shù)語(yǔ)

   a. 步距角精度：步進(jìn)電機每轉過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。

   b. 失步：電機運轉時(shí)運轉的步數，不等于理論上的步數。稱(chēng)之為失步。

     c. 失調角：轉子齒軸線(xiàn)偏移定子齒軸線(xiàn)的角度 。

   d. 最大空載起動(dòng)頻率：電機在某種驅動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。

   e. 最大空載的運行頻率：電機在某種驅動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。

   f. 運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)稱(chēng)為運行矩頻特性 。

    步進(jìn)電機選型

   1. 步距角的選擇：電機的步距角取決于負載精度的要求 。

     2. 靜力矩的選擇：靜力矩選擇的依據是電機工作的負載 ，一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好 。

   3. 電流的選擇：由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線(xiàn)圖，判斷電機的電流。

    步進(jìn)電機的一些特點(diǎn)

    1. 一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。

    2. 步進(jìn)電機外表允許的最高溫度一般在攝氏130度以上 。

    3. 步進(jìn)電機的力矩會(huì )隨轉速的升高而下降。

    4. 步進(jìn)電機低速時(shí)可以正常運轉,但若高于 一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。

    5. 步進(jìn)電機應用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉速不超過(guò)1000轉。

   步進(jìn)電機與控制器接線(xiàn)方法如下圖：