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步進電機的基本原理
步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進電機驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制步進電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環控制。 現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。 反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。 混合式步進電機是指混合了永磁式步進電機和反應式步進電機的優點。它又分為兩相步進電機和五相步進電機：兩相步進電機步進角一般為1.8度而五相步進電機步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛，也是本次細分驅動方案所選用的步進電機。 步進電機的一些基本參數： 步進電機固有步距角： 它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，步進電機所轉動的角度。步進電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘步進電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和步進電機驅動器有關。 步進電機的相數：
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數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。 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 在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。 步進電機的一些特點： 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步進電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此步進電機外表允許的最高溫度應取決于不同步進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速的升高而下降。 當步進電機轉動時，步進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，從而導致力矩下降。 4．步進電機低速時可以正常運轉,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參數：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，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使步進電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（步進電機轉速從低速升到高速）。 步進電機以其顯著的特點，在數字化制造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用。 杭州浙機科技有限公司 http://www.designdmu.com.cn |
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