步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展

1、專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) PAGE PAGE 7 / 7步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用和種類(lèi)簡(jiǎn)介19201950制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電機(jī)用得最多。步進(jìn)電機(jī)依其構(gòu)造上的差異可分為三大類(lèi)：（下圖一）可變磁阻式（VR）：性小、響應(yīng)性佳，但其容許負(fù)荷慣性并不大。其步進(jìn)角通常為 15。永久磁鐵式（PM）：區(qū)分，其步進(jìn)角有 45、907.5、11.25、15、18等幾種?；旌褪剑℉B）：及永久磁鐵式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，精確度高、轉(zhuǎn)矩大、步進(jìn)角度小。（圖一）目前市場(chǎng)上所使用的工業(yè)用步進(jìn)電機(jī)，以混和式（ HB 型）最為普遍。步進(jìn)電機(jī)的特征高精度的定位：步進(jìn)電機(jī)最大特征即是能夠簡(jiǎn)單的做到高精度的定位5（分辨率（全

2、步級(jí)）/0.36（半步級(jí)），是非常小的；停止定位精度誤差皆在3（0.05）的定位控制。（步進(jìn)電機(jī)的定位精度是取決于電機(jī)本身的機(jī)械加工精度） 位置及速度控制：固定角度的回轉(zhuǎn)進(jìn)而得到靈活的角度控制（位置控制），并可 得到與該脈沖信號(hào)周波數(shù)（頻率）成比例的回轉(zhuǎn)速度。 具定位保持力：步進(jìn)電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下（無(wú)脈波信號(hào)輸入時(shí)），有激磁保持力，故即使不依靠機(jī)械式的剎車(chē)，也能做到停止位 置的保持。 動(dòng)作靈敏：步進(jìn)電機(jī)因?yàn)榧铀傩阅軆?yōu)越,止、正反轉(zhuǎn)之快速、頻繁的定位動(dòng)作。 開(kāi)回路控制、不必依賴(lài)傳感器定位：步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要速度感應(yīng)器（ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)）及位置傳感器（SENSOR），就能以

3、輸入的脈波做速度及位置的控制。也因其屬開(kāi)回路控制，故最適合于短距離、高頻度、高精度之定位控制的場(chǎng)合下使用。 中低速時(shí)具備高轉(zhuǎn)矩：伺服電機(jī)提供更大的扭力輸出。 高信賴(lài)性：等其它裝置相較，步進(jìn)電機(jī)的故障及誤動(dòng)作少，所以在檢查及 保養(yǎng)時(shí)也較簡(jiǎn)單容易。 小型、高功率：可順利做安裝，并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。步進(jìn)電機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性速度-轉(zhuǎn)矩特性取決于電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器，尤其與所搭配的驅(qū)動(dòng)器有著極大的影響；使用的驅(qū)動(dòng)器不同，特性上的差異也就會(huì)有明顯的不同。（圖二）步進(jìn)電機(jī)速度-轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)圖（圖二）說(shuō)明：0 HzY大負(fù)荷。最大響應(yīng)頻率：在無(wú)負(fù)載、負(fù)荷慣性為0響應(yīng)之最快的速度。動(dòng)而不失步的速度謂之最大自起動(dòng)頻率。二相與五

4、相步進(jìn)電機(jī)的差異步進(jìn)電機(jī)主要是依相數(shù)來(lái)做分類(lèi)，而其中又以二相、五相步進(jìn)電機(jī)為目前市場(chǎng)上所廣泛采用。二相步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)最細(xì)可分割為400等分，五相則可分割為 1000等分所以表現(xiàn)出來(lái)的特性以五相步進(jìn)電機(jī)較佳加減速時(shí)間較短動(dòng)態(tài)慣性較低。二相二相步進(jìn)電機(jī)五相步進(jìn)電機(jī)/二相步進(jìn)電機(jī)五相步進(jìn)電機(jī)電機(jī)構(gòu)造（請(qǐng)參照?qǐng)D三）電機(jī)構(gòu)造（請(qǐng)參照?qǐng)D三）8(2)410520.72/0.36（500、1000 分割/圈）分解能1.8/0.9（200、400 分割/圈）較二相步進(jìn)電機(jī)高出 2.5倍分解能。100-200PPS 之間為低速共振領(lǐng)域，無(wú)顯著共振點(diǎn)振動(dòng)性振動(dòng)較大低振動(dòng)速度轉(zhuǎn)矩特性于速度上不及五相步進(jìn)電機(jī)高速度、高轉(zhuǎn)

5、矩（圖三）優(yōu)/良/（圖三）優(yōu)/良/稍差二相步進(jìn)電機(jī)五相步進(jìn)電機(jī)分解能振動(dòng)速度角度精度響應(yīng)性轉(zhuǎn)矩噪音步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)在單單僅給予電壓時(shí)，電機(jī)是不會(huì)動(dòng)作的，必須透過(guò)脈波產(chǎn)生器提供位置（脈波數(shù)）有：脈沖產(chǎn)生器：給予角度（位置移動(dòng)量）、動(dòng)作速度及運(yùn)轉(zhuǎn)方向之脈沖信號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)指令。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器：依控制器所投入的脈沖信號(hào)指令，提供電流來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)：提供轉(zhuǎn)矩動(dòng)力輸出來(lái)帶動(dòng)負(fù)載。所以步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單， 不需要速度感應(yīng)器（ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)）、位置傳感器（SENSOR），沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來(lái)做到速度及位置的控制。步進(jìn)電機(jī)的速度、位置控制速度控制：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)與輸入的

6、脈沖速度成等比例的關(guān)系，所以在脈沖的速度愈快時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)跟著加快；脈波速度愈慢時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速自然也跟著變慢電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速與脈沖速又稱(chēng) 間的關(guān)系式如下： 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度脈沖速度或 Hz）60步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)/圈說(shuō)明RPMrev/min，為每分鐘電機(jī)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)；PPS 為步進(jìn)、伺服電機(jī)的速pulse per second，為每秒所送出的脈沖數(shù)。RPMPPSPPS變?yōu)榉昼?。步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)/圈，又代表要讓電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所必須送出的脈沖數(shù)。上述公式拆解后之單位表示為 rev/min = pulse/sec 60 1/分割數(shù)實(shí)例：五相半步級(jí)角 0.36時(shí)（即 1000 分割/圈）600RPM10,000

7、PPS。脈沖速度3,000PPS，即相當(dāng)于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度180RPM。位置控制步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器（SENSOR），就可依照輸入的脈沖數(shù)決定移動(dòng)率的大小與輸入的脈沖數(shù)來(lái)決定。脈沖數(shù)（PULSE）與移動(dòng)量間的關(guān)系式如下：位置移動(dòng)量（）步進(jìn)電機(jī)分辨率（）輸入脈沖實(shí)例：二相全步級(jí)角 1.8時(shí)當(dāng)輸入 1000 個(gè)脈沖數(shù)（即 1000PULSE），此時(shí)之移動(dòng)量會(huì)是 1800，剛好為 5 圈。專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)步進(jìn)電機(jī)疑難雜癥處理如何有效改善步進(jìn)電機(jī)的溫升問(wèn)題？可依下列步驟作做檢查及確認(rèn)： 1.是否用于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合？（步進(jìn)電機(jī)的特性并不適合于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合下使用,在此場(chǎng)合下使用時(shí)一定會(huì)有較高的溫升產(chǎn)生。請(qǐng)重新

8、確認(rèn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作需求條件并重新評(píng)估使用的電機(jī)。2.請(qǐng)確認(rèn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻度、周期？（就又重新激活，3.將 RUN 電流調(diào)小情況可否改善？（在轉(zhuǎn)矩足夠的情況下將驅(qū)動(dòng)器的 RUN 電流調(diào)小將可有效的使溫升降低。但若因扭力的關(guān)系一定得使用到較大的電流時(shí),則建議您可將電機(jī)更換為大一等級(jí)的電機(jī)后再將電流調(diào)低以改善溫升問(wèn)題。）4.將 STOP 電流調(diào)小情況可否改善？（在保持力足夠的情況下將驅(qū)動(dòng)器的 STOP 電流調(diào)小將可于電機(jī)停止時(shí)有效的使溫升降低。但若因停止保持力的關(guān)系一定得使用到較大的 STOP 電流時(shí),則建議您可將電機(jī)更換為大一等級(jí)的電機(jī)后再將電流調(diào)低以改善溫升問(wèn)題。） 5（若未打開(kāi),電機(jī)停止時(shí)電流將無(wú)法自動(dòng)下降,溫升會(huì)因此而較高。建議使用此功能，將可避免步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的溫升問(wèn)題。）目前使用的速度是否界于溫升較高(即電流較大)的 X 圍內(nèi)？的電流曲線(xiàn)得知)（請(qǐng)盡