步進(jìn)電機(jī)也叫步進(jìn)器它利用電磁學(xué)原理將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能

步進(jìn)電機(jī)（圖4）

人們?cè)缭?0世紀(jì)20年代就開(kāi)始使用這種電機(jī)隨著嵌入式系統(tǒng)例如打印機(jī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器玩具雨刷震動(dòng)尋呼機(jī)機(jī)械手臂和錄像機(jī)等的日益流行步進(jìn)電機(jī)的使用也開(kāi)始暴增不論在工業(yè)軍事醫(yī)療汽車(chē)還是娛樂(lè)業(yè)中只要需要把某件物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置步進(jìn)電機(jī)就一定能派上用場(chǎng)步進(jìn)電機(jī)有許多種形狀和尺寸但不論形狀和尺寸如何它們都可以歸為兩類(lèi)可變磁阻步進(jìn)電機(jī)和永磁步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是由一組纏繞在電機(jī)固定部件--定子齒槽上的線圈驅(qū)動(dòng)的通常情況下一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管而在電機(jī)中繞在齒上的金屬絲則叫做繞組線圈或相

步進(jìn)電機(jī)加減速過(guò)程控制技術(shù)

正因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用,對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制的研究也越來(lái)越多,在啟動(dòng)或加速時(shí)如果步進(jìn)脈沖變化太快,轉(zhuǎn)子由于慣性而跟隨不上電信號(hào)的變化,產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時(shí)由于同樣原因則可能產(chǎn)生超步為防止堵轉(zhuǎn)失步和超步,提高工作頻率,要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行升降速控制

步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)其角速度與脈沖頻率成正比,而且在時(shí)間上與脈沖同步因而在轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)一定的情況下,只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度由于步進(jìn)電機(jī)是借助它的同步力矩而啟動(dòng)的,為了不發(fā)生失步,啟動(dòng)頻率是不高的特別是隨著功率的增加,轉(zhuǎn)子直徑增大,慣量增大,啟動(dòng)頻率和最高運(yùn)行頻率可能相差十倍之多^[1]

步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率特性使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能直接達(dá)到運(yùn)行頻率,而要有一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程,即從一個(gè)低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運(yùn)行轉(zhuǎn)速停止時(shí)運(yùn)行頻率不能立即降為零,而要有一個(gè)高速逐漸降速到零的過(guò)程

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨著脈沖頻率的上升而下降,啟動(dòng)頻率越高,啟動(dòng)力矩就越小,帶動(dòng)負(fù)載的能力越差,啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成失步,而在停止時(shí)又會(huì)發(fā)生過(guò)沖要使步進(jìn)電機(jī)快速的達(dá)到所要求的速度又不失步或過(guò)沖,其關(guān)鍵在于使加速過(guò)程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個(gè)運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩,又不能超過(guò)這個(gè)力矩因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一般要經(jīng)過(guò)加速勻速減速三個(gè)階段,要求加減速過(guò)程時(shí)間盡量的短,恒速時(shí)間盡量長(zhǎng)特別是在要求快速響應(yīng)的工作中,從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間要求最短,這就必須要求加速減速的過(guò)程最短,而恒速時(shí)的速度最高^[1]

國(guó)內(nèi)外的科技工作者對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,建立了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,如指數(shù)模型線性模型等,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多種控制電路,改善了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性,推廣了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進(jìn)電機(jī)固有的矩頻特性,既能保證步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)中不失步,又充分發(fā)揮了電機(jī)的固有特性,縮短了升降速時(shí)間,但因電機(jī)負(fù)載的變化,很難實(shí)現(xiàn)而線性加減速僅考慮電機(jī)在負(fù)載能力范圍的角速度與脈沖成正比這一關(guān)系,不因電源電壓負(fù)載環(huán)境的波動(dòng)而變化的特性,這種升速方法的加速度是恒定的,其缺點(diǎn)是未充分考慮步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨速度變化的特性,步進(jìn)電機(jī)在高速時(shí)會(huì)發(fā)生失步^[1]

步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制

步進(jìn)電機(jī)由于受到自身制造工藝的限制,如步距角的大小由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)決定,但轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)是有限的,因此步進(jìn)電機(jī)的步距角一般較大并且是固定的,步進(jìn)的分辨率低缺乏靈活性在低頻運(yùn)行時(shí)振動(dòng),噪音比其他微電機(jī)都高,使物理裝置容易疲勞或損壞這些缺點(diǎn)使步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用在一些要求較低的場(chǎng)合,對(duì)要求較高的場(chǎng)合,只能采取閉環(huán)控制,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了步進(jìn)電機(jī)作為優(yōu)良的開(kāi)環(huán)控制組件的有效利用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在一定程度上有效地克服了這些缺點(diǎn)^[1]

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是年代中期發(fā)展起來(lái)的一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動(dòng)技術(shù)年美國(guó)學(xué)者首次在美國(guó)增量運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及器件年會(huì)上提出步進(jìn)電機(jī)步距角細(xì)分的控制方法在其后的二十多年里,步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)得到了很大的發(fā)展逐步發(fā)展到上世紀(jì)九十年代完全成熟的我國(guó)對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究,起步時(shí)間與國(guó)外相差無(wú)幾^[1]

在九十年代中期的到了較大的發(fā)展主要應(yīng)用在工業(yè)航天機(jī)器人精密測(cè)量等領(lǐng)域,如跟蹤衛(wèi)星用光電經(jīng)緯儀軍用儀器通訊和雷達(dá)等設(shè)備,細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得電機(jī)的相數(shù)不受步距角的限制,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便目前在步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)上,采用斬波恒流驅(qū)動(dòng),儀脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)控制止,,幾大大提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)精度,使步進(jìn)電機(jī)在中小功率應(yīng)用領(lǐng)域向高速且精密化的方向發(fā)展^[1]

最初,對(duì)步進(jìn)電機(jī)相電流的控制是由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通常采用兩種方法采用多路功率開(kāi)關(guān)電流供電,在繞組上進(jìn)行電流疊加,這種方法使功率管損耗少,但由于路數(shù)多,所以器件多,體積大

先對(duì)脈沖信號(hào)疊加,再經(jīng)功率管線性放大,獲得階梯形電流,優(yōu)點(diǎn)是所用器件少,但功率管功耗大,系統(tǒng)功率低,如果管子工作在非線性區(qū)會(huì)引起失真由于本身不可克服的缺點(diǎn),因此目前已很少采用這兩類(lèi)方法

步進(jìn)電機(jī)的主要特點(diǎn)

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(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，步進(jìn)電機(jī)（圖8）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(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求

1、能夠提供較快的電流上升和下降速度，步進(jìn)電機(jī)使電流波形盡量接近矩形。具有供截止期間釋放電流流通的回路，以降低繞組兩端的反電動(dòng)勢(shì)，加快電流衰減。2、具有較高韻功率及效率。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說(shuō)：控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)介

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(kāi)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……閱讀全文 >>

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)有什么區(qū)別？

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較步進(jìn)電機(jī)作為一種開(kāi)環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)測(cè)速的方法

步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角步進(jìn)電機(jī)位移或線位移。一是過(guò)載性好。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況，步進(jìn)電機(jī)使用時(shí)對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求。二是控制方便。步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯。三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位……閱讀全文 >>

線性電磁鐵式及步進(jìn)電機(jī)式節(jié)氣門(mén)的介紹

⑴線性電磁鐵式節(jié)氣門(mén)電磁鐵式節(jié)氣門(mén)用比例電磁鐵作為控制器。它用電磁力作為驅(qū)動(dòng)力，其中控制信號(hào)為電流信號(hào)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、控制方便、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度好，但它的最大作用力受到線圈匝數(shù)和最大工作電流的限制，而且在一定的工作負(fù)荷下所需的電功耗相對(duì)較大。因此，線性電磁式節(jié)氣門(mén)很少……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)分哪幾種？

步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類(lèi)型：反應(yīng)式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式（HybridStepping,HS）。反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由bai軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá)1.2°、但動(dòng)態(tài)性能……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)有什么優(yōu)點(diǎn)？

步進(jìn)電機(jī)相對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，他可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，即通過(guò)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的角度和速度控制，無(wú)需反饋信號(hào)。但是步進(jìn)電機(jī)不適合使用在長(zhǎng)時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，即使用時(shí)通常都是短距離頻繁動(dòng)作較佳。相對(duì)伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)內(nèi)部通過(guò)安裝旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)……閱讀全文 >>

如何選擇步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇方法：判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步步進(jìn)電機(jī)進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí)，需采用大力矩電機(jī)。力矩指標(biāo)大時(shí)，電機(jī)外形也大。判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時(shí)，應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī)，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。選擇電機(jī)的安裝規(guī)格：如……閱讀全文 >>

步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)及缺陷

優(yōu)點(diǎn)1、電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正步進(jìn)電機(jī)（圖11）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(méi)有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽……閱讀全文 >>