步�電機是一種將電脈沖轉化為角位移的�(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信�，它就驅�步進電�按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角�。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率�控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的�
步進電動機分為機電�、磁電式及直線式三種基本類型�
機電式步進電動機
機電式步進電動機由鐵�、線�、齒輪機構等組成。螺線管線圈通電時將�(chǎn)生磁�，推動其鐵心心子運動，通過齒輪機構使輸出軸轉動一角度，通過抗旋轉齒輪使輸出轉軸保持在新的工作位�；線圈再通電，轉軸又轉動一角度，依次進行步進運��
磁電式步進電動機
磁電式步進電動機主要有永磁式、反應式和永磁感應子�3種形�。永磁式步進電動機由四相繞組組成。A相繞組通電�，轉子磁鋼將轉向該相繞組所確定的磁場方�;A相斷電、B相繞組通電�，就�(chǎn)生一個新的磁場方�，這時，轉子就轉動一角度而位于新的磁場方向上，被激勵相的順序決定了轉子運動方向。永磁式步進電動機消耗功率較�，步矩角較大。缺點是起動頻率和運行頻率較�� 反應式步進電動機在定、轉子鐵心的內外表面上設有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用這兩種齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化�(chǎn)生轉�。這種步進電動機步矩角可做到1°�15°，甚至更�，精度容易保證，起動和運行頻率較�，但功耗較�，效率較�� 永磁感應子式步進電動機又稱混合式步進電動機。是永磁式步進電動機和反應式步進電動機兩者的結合，并兼有兩者的�(yōu)點�
直線式步進電動機
有反應式和索耶式兩類。索耶式直線步進電動機由靜止部分（稱為反應板）和移動部�(稱動�)組成。反應板由軟磁材料制�，在它上面均勻地開有齒和槽。電機的動子由磁鐵和兩個帶線圈的磁極A和B組成。動子是由氣墊支�,以消除在移動時的機械摩擦,使電機運行平�(wěn)并提高定位精�。這種電機的移動速度可達1.5米／�，加速度可達2g,定位精度可達20多微米。由兩臺索耶式直線步進電動機相互垂直組裝就構成平面電動機。給x方向和y方向兩臺電機(�3)以不同組合的控制電流，就可以使電機在平面內做任意� 用單片機控制的四相步迸電動機的電路圖
何軌跡的運動。大型自動繪圖機就是把計算機和平面電動機組合在一起的新型設備。平面電動機也可用于激光剪裁系�(tǒng)，其控制精度和分辨力可達幾十微米�
步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質的�(lián)系。在目前國內的數(shù)字控制系�(tǒng)�，步進電機的應用十分廣泛。隨著全�(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出�(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于�(shù)字控制系�(tǒng)�。為了適應數(shù)字控制的�(fā)展趨�，運動控制系�(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為�(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖信號和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較�
一、控制精度不�
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°� 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °�0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生�(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電�，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生�(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置�1.8°�0.9°�0.72°�0.36°�0.18°�0.09°�0.072°� 0.036°(由步進電機驅動器進行細分)，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距��
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以**全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技�，其脈沖當量�360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接�217=131072個脈沖電機轉一�，即其脈沖當量為360°/131072=9.89�。是步距角為1.8° 的步進電機的脈沖當量�1/655�
�、低頻特性不�
步進電機在低速時易出�(xiàn)低頻振動�(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一�。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時一般應采用阻尼技術來克服低頻振動�(xiàn)�，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等�
交流伺服電機運轉非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出�(xiàn)振動�(xiàn)�。交流伺服系�(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不�，并且系�(tǒng)內部具有頻率解析機能（FFT�，可檢測出機械的共振�，便于系�(tǒng)調整�
�、矩頻特性不�
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下�，且在較高轉速時會急劇下降，所以其工作轉速一般在300�600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸�，即在其額定轉速（一般為2000RPM�3000RPM）以�，都能輸出額定轉�，在額定轉速以上為恒功率輸��
四、過載能力不�
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以**交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉矩過載能�。其轉矩為額定轉矩的三�，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力�。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力�，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉�，便出現(xiàn)了力矩浪費的�(xiàn)��
五、運行性能不同
步進電機的控制為開�(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出�(xiàn)丟步或堵轉的�(xiàn)�，停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精�，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系�(tǒng)為閉�(huán)控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環(huán)和速度�(huán)，一般不會出�(xiàn)步進電機的丟步或過沖的�(xiàn)�，控制性能更為可靠�
�、速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需�200�400毫秒。交流伺服系�(tǒng)的加速性能較好，以** 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉�3000RPM僅需幾毫�，可用于要求快速啟停的控制場合�
綜上所�，交流伺服系�(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系�(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適�?shù)目刂齐姍C�
１）HOLDING TORQUE
保持轉矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參�(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接�保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰�，輸出功率也�度的增大而變�，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參�(shù)之一。比��當人們說2N.m的步進電�，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩�2N.m的步進電��
２）DETENT TORQUE
DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩�DETENT TORQUE 在國內沒有統(tǒng)一的翻譯方�，容易使大家�(chǎn)生誤�；由�反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE�
?。保┎竭M電機精度為多�？是否累積？
一般步進電機的精度為步進角�3-5[%]，且不累��
?。玻┎竭M電機的外表溫度允許達到多��
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步�因此電機外表允許的溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點�一般來�，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以�，有的甚至高達攝�200度以�，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正��
?。常槭裁床竭M電機的力矩會隨轉速的升高而下�？
當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，�向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下��
?。矗┦裁床竭M電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟�,并伴有嘯叫聲�
步進電機有一個技術參�(shù)：空載啟動頻�，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或��。在有負載的情況下，啟動頻率應更�。如果要使電機達到高速轉動，脈沖�率應該有加速過�，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（�機轉速從低速升到高速）�
?。担┤绾慰朔上嗷旌鲜讲竭M電機在低速運轉時的振動和噪聲�
步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：
A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)�
B.采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用�、最簡便的方��
C.換成步距角更小的步進電�，如三相或五相步進電��
D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高�
E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種�(chǎn)�，但機械結構改變較大�
６）.細分驅動器的細分�(shù)是否能代表精��
步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要�的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一�附帶功能。比如對于步進角�1.8°的兩相混合式步進電�，如果細分驅動器�細分�(shù)設置�4，那么電機的運轉分辨率為每個脈�0.45°，電機的精度能否�到或接近0.45°，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分�(shù)越大精度越難控制�
?。罚┧南嗷旌鲜讲竭M電機與驅動器的串�(lián)接法和并�(lián)接法有什么區(qū)別？
四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串�(lián)接法或并�(lián)接法將四相電機接成兩相使�。串�(lián)接法一般在電機轉速較的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7�，因而電機發(fā)熱小；并�(lián)接法一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4�，因而電機發(fā)熱較��
?。福┤绾未_定步進電機驅動器的直流供電電��
A.電壓的確�
混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比�的供電電壓為12�48VDC�，電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉速和響應�求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快，那么電壓取值也�，但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的輸入電�，否則可能損壞驅動器�
B.電流的確�
供電電源電流一般根�(jù)驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電��電源電流一般可取I�1.1�1.3倍；如果采用開關電源，電源電流一般可取I �1.5�2.0倍�
13.混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用�
當脫機信號FREE為低電平時，驅動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉子處于自由狀�(tài)（脫機狀�(tài)）。在有些自動化設備中，如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸（手動方式�，就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制�
維庫電子通，電子知識，一查百通！
已收錄詞�160338�
