步進(jìn)電機(jī)的介紹及工作原理

Word步進(jìn)電機(jī)的介紹及工作原理1.1（步進(jìn)電機(jī)）的介紹

步進(jìn)電機(jī)的控制是通過(guò)程序產(chǎn)生控制脈沖，驅(qū)動(dòng)硬件電路。

在不超載的情況下（電機(jī)）的轉(zhuǎn)速和停止位置只取決于脈沖（信號(hào)）的頻率和數(shù)量;

步進(jìn)電機(jī)的脈沖與步進(jìn)旋轉(zhuǎn)的角度成正比，脈沖的頻率與步進(jìn)的轉(zhuǎn)速成正比，所以可以很好的從源頭控制信號(hào)的輸出;且步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。

1.2（工作原理）

通常步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)（電流）流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定的角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)步距角。

每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。

它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。

改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。

所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.3靜態(tài)指標(biāo)

相數(shù)︰步進(jìn)電機(jī)中線圈的組數(shù)，相數(shù)決定步距角，兩相步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°，三相的步進(jìn)電機(jī)步距角為1.5°，相數(shù)越多的步進(jìn)電機(jī)，其步距角就越小。

拍數(shù)︰完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

步距角:一個(gè)脈沖信號(hào)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，可以簡(jiǎn)單理解為一個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)的角度，電機(jī)上都有寫，一般42步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°

定位轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及（機(jī)械）誤差造成的)。

靜轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在額定靜態(tài)電壓作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。

1.4動(dòng)態(tài)指標(biāo)

·步距角精度︰步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角度的理論值與實(shí)際值的誤差。用百分比表示∶誤差/步距角*100%。

·失步:電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。也可以叫做丟步，一般都是因負(fù)載太大或者是頻率過(guò)快。

·失調(diào)角︰轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。

·最大空載起動(dòng)頻率:在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率?！ぷ畲罂蛰d的運(yùn)行頻率:電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。

·運(yùn)行轉(zhuǎn)矩特性︰電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流)，平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。

·電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制:通過(guò)改變通電順序而改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

1.5主要特點(diǎn)

1.步進(jìn)電機(jī)的精度大概為步距角的3-5%，且不會(huì)積累

2.步進(jìn)電機(jī)的外表允許的最高溫度:一般步進(jìn)電機(jī)會(huì)因外表溫度過(guò)高而產(chǎn)生磁性減小，從而會(huì)導(dǎo)致力矩較小，一般來(lái)說(shuō)磁性材料的退磁點(diǎn)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)的轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度越快力矩越小。

4.低速時(shí)步進(jìn)電機(jī)可以正常啟動(dòng)，高速時(shí)不會(huì)啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率是固定的，如果高于這個(gè)頻率電機(jī)不能被啟動(dòng)并且會(huì)產(chǎn)生丟步或者堵轉(zhuǎn)。

1.6控制器，驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)之間的關(guān)系

控制器輸出脈沖信號(hào)，就可以間接的控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，那么問(wèn)題來(lái)了，控制器都有什么方式來(lái)輸出脈沖信號(hào)：

兩種方式:

1)利用定時(shí)中斷輸出脈沖，但是間隔的延時(shí)會(huì)影響其他主程序的進(jìn)程，當(dāng)控制多個(gè)電機(jī)的時(shí)