1、 中文 步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为 “步距角 ”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 工作 原理 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直 流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正
2、常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一 , 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济 领域都有应用。 分类 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（ VR）、永磁式步进电机（ PM）、混合式步进电机（ HB）和单相式步进电机等。 永磁式步进电机 永磁
3、式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15度； 永磁式步进电动机输出力矩大，动态性能好，但步距角大。 反应式步进电机 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 反应式步进电动机结构简单， 生产成本低，步距角小；但动态性能差。 混合式步进电机 混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。它又分为两相和五相：两相步进角一般为
4、 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这种步进电机的应用最为广泛。 变频器对步进电机的节能改造 三相步进电机专用变频器特点： 低频转矩输出 180% ，低频运行特性良好 输出频率最大 600Hz，可控制高速电机 全方位的侦测保护功能 (过压、欠压、过载 )瞬间停电再起动 加速、减速、动转中失速防止等保护功能 电机动态参数自动识别功能，保证系统的稳定性和精确性 高速停机时响应快 丰富灵活的输入、输出接口和控制方式，通用性强 采用 SMT 全贴装生产及三防漆处理工艺，产品稳定度高 全系列采用最新西门子 IGBT 功率器件，确保品质的高质量 基本原理 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕
5、组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度 。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。 反应式步进电机 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原 理。 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。 0、 1/3 、 2/3 ,（相邻
6、两转子齿轴线间的距离为齿距以表示），即 A 与齿 1 相对齐， B 与齿 2 向右错开 1/3 ， C 与齿 3向右错开 2/3 ， A与齿 5 相对齐，（ A就是 A，齿 5 就是齿 1）下面是定转子的展开图： 2、旋转： 如 A 相通电， B， C 相不通电时，由于磁场作用，齿 1 与 A 对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如 B 相通电， A， C 相不通电时，齿 2 应与 B 对齐，此时转子向右移过 1/3 ，此时齿 3 与 C 偏移为 1/3 ，齿 4 与 A 偏移（-1/3 ） =2/3 。 如 C 相通电， A， B 相不通电，齿 3 应与 C 对齐，此时转子又向右移过 1/3
7、 ，此时齿 4 与 A 偏移为 1/3 对齐。 如 A 相通电， B， C 相不通电，齿 4 与 A 对齐，转子又向右移过 1/3 这样经过 A、 B、 C、 A 分别通电状态，齿 4（即齿 1 前一齿）移到 A 相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按 A， B， C， A 通电，电机就每步（每脉冲） 1/3 ,向右旋转。如按 A，C， B， A 通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用 A-AB-B-BC C-CA-A 这种导电状态，这样将原来每步 1/3 改
8、变为 1/6 。甚至于通过二相电流不同的组合，使其 1/3 变为 1/12 ， 1/24 ，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出 ： 电 机 定 子 上 有 m 相 励 磁 绕 阻 ， 其 轴 线 分 别 与 转 子 齿 轴 线 偏 移1/m,2/m(m -1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制 这是旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量 ）当转子与定子错开一定角度产生力 F 与（ d/d）成正比 S 其磁通量 =Br*S Br
9、为磁密，S 为导磁面积 F 与 L*D*Br 成正比 L 为铁芯有效长度， D 为转子直径 Br=NI/R NI 为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数） R 为磁阻。 力矩 =力 *半径 力矩与电机有效体积 *安匝数 *磁密 成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 感应子式步进电机 1、特点： 感应子式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用 比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可以
