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步進電機學(xué)問知多少？
步進電機學(xué)問知多少？
步進電機已被各大領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在許多人眼中看來步進電機的結(jié)構(gòu)非常簡單，主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。但它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識，因此用好步進電機卻非易事。當(dāng)步進電機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號時，它就會驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（常說的步距角）。我們可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。
一、步進電機特點
1、一般步進電機的精度為步進角的3%-5%，且不累積。
2、步進電機外表允許的最高溫度。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
3、步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。步進電機轉(zhuǎn)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，反向電動勢越大。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(dǎo)致力矩下降。
4、步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，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)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖 頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。
5、步進電機必須加驅(qū)動才可以運轉(zhuǎn)，驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進電機靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。
6、三相步進電機的步進角度為7.5度，一圈360度，需要48個脈沖完成。
7、步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。
8、改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。因此，目前打印機，繪圖儀，機器人，等等設(shè)備都以步進電機為動力核心。
二、步進電機驅(qū)動器特點
（1）構(gòu)成步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)的專用集成電路：
A、脈沖分配器集成電路
B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路
C、只含功率驅(qū)動（或包含電流控制、保護電路）的驅(qū)動器集成電路
D、將脈沖分配器、功率驅(qū)動、電流控制和保護電路都包括在內(nèi)的驅(qū)動控制器集成電路，
（2）細分驅(qū)動概述：將電機固有步距角細分成若干小步的驅(qū)動方法，稱為細分驅(qū)動，細分是通過驅(qū)動器精確控制步進電機的相電流實現(xiàn)的，與電機本 身無關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所 產(chǎn)生的磁場合力，會使轉(zhuǎn)子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。
三、步進電機分類
步進電機分三種：永磁式（PM）、反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大，在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點，分為兩相和五相，兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度，這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。
四、步進電機優(yōu)點
1、電機旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)；
2、電機停轉(zhuǎn)的時候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時）；
3、由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復(fù)性；
4、優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)；
5、由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命；
6、電機的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本；
7、僅僅將負載直接連接到電機的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。
8、由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。
五、步進電機缺點
1、如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振；
2、難以運轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。
3、難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩
4、在體積重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低。
5、超過負載時會破壞同步，高速工作時會發(fā)出振動和噪聲。
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