步进电机原理(步进电机的工作原理及特点)

步进电机的事情原理及特点

1、什么是步进电机

步进电机是一种基于电磁以为原理、把电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机，是产业控制体系中一种稀有的实行机构（注：产业控制体系由控制器、控制元件、传感器及实行机构构成）。

步进电机的内里由转子和定子构成，底下这张图是一个两相步进电机的外表图：

2、步进电机干系的基本看法

2.1、相数：是指步进电机定子绕组的组数（即内里线圈的个数）。稀有的有两相、三相、四相、五相步进电机；

2.2、步距角：步进电机吸收一个脉冲信号后所转过的角度，步距角在电机出厂时以前确定，会写在电机上。寻常两相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相电机的步距角为0.75°/1.5°，五相电机的步距角为0.36°/0.72°；假如不使用细分驱动器，只能靠选择不同步距角的步进电机来满意控制要求。细分驱动器可以改动步进电机的步距角，这个我们将在第二节《熟悉步进驱动器》中先容；

2.3 、坚持转矩（holding torque）：是指步进电机绕组通电且转子没有转动时，使电性可以挪动完备的一步所必要的扭矩。坚持转矩主要受电机绕组所允许的最大电流限定，通常大于运转转矩（running torque）。坚持转矩是步进电机最紧张的参数之一，它的优点在于可以使负载坚持在某个地点。在不特别指明的情况下，通常说的步进电机的转矩就是指坚持转矩。好比，某步进电机的转矩为3.5NM，就是指其坚持扭矩为3.5NM；

2.4、阻尼转矩（detent torque）：是指步进电机绕组在不通电的情况下，由其本身的机器特性（永磁性布局）所产生的转矩。在不通电的情况下，用手去转动转子可以感遭到阻尼转矩；

3、步进电机的分类与布局

步进电机的内里由转子（rotor）和定子（stator）构成。

当定子线圈通电时，会产生以为磁场，以为磁场与转子互相作用使转子转过一定的角度。

依据励磁办法的不同，步进电机可分为：永磁式、反响式（磁阻式）和殽杂式三种。

3.1、永磁式（permanent magnet stepper motor）

永磁式步进电机的转子（rotor）是一种永磁性的、柱状布局，具有N极和S极；定子是具有对称布局的励磁线圈；当定子线圈通入直流电后，依据安培右手定律，线圈的两头会产生磁场；定子产生的磁场与转子的永磁性质料互相作用从而使转子转动。经过给定子绕组瓜代通电，就能控制转子依照某个朝向瓜代活动；

永磁式步进电机的定子/转子布局如下图所示：

3.2、反响式（variable reluctance stepper motor）

反响式步进电机也称为磁阻式步进电机，其转子是一个非磁性的、软铁实质的、齿状布局；其定子由励磁线圈构成；由于转子好坏磁性布局，因此在定子没有通电之前，定子与转子之间没有任何磁性互相作用。因此，反响式步进电机没有阻尼转矩（detent torque）。

反响式步进电机内里布局表现图如下：

3.3、殽杂式（hybrid stepper motor）

望文生义，殽杂式步进电机团结了永磁式和反响式步进电机的优点，它的转子接纳永磁性质料，并且将其分红南极（S极）和北极（N极）两个局部，每个局部又有很多的齿状布局，如下图所示：

殽杂式步进电机的定子由励磁线圈构成，每一组线圈底下也具有瓜代分布的齿状布局。如下图所示：

殽杂式步进电机的步距角小、动态功能好，是使用最广泛的步进电机。底下这张图是殽杂式步进电机的转子和定子实物图：

4、步进电机的特点

步进电机布局简便、使用便利、没有积累偏差、只必要脉冲信号就能举行事情，因此既可以使用PLC举行控制，也可以使用单片机等能产生脉冲信号的安装举行控制，在产业主动化控制中使用十分广泛。

不外其杂音和震动较大，并且约莫会显现失步的情况，因此只合适于精度要求不高的场合。

别的步进电机的地点和速率信号不克不及反应给控制体系，寻常只能用于开环控制。假如要构成闭环控制体系，必要在活动轴上增长编码器等信号反应安装。