步進(jìn)電機(jī)概述:

步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖激勵信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的離散值控制電動機(jī)，這種電動機(jī)每當(dāng)輸入一個電脈沖就動一步，所以又稱脈沖電動機(jī)。

　　步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能決定于電機(jī)與驅(qū)動電源間的良好配合。

步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，制造成本低，步進(jìn)電動機(jī)帶動負(fù)載慣量的能力大，適用于中小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方，缺點(diǎn)是效率較低，發(fā)熱大，有時會“失步”。

步進(jìn)電機(jī)分類:

1、機(jī)電式步進(jìn)電機(jī)

2、磁電式步進(jìn)電機(jī)

3、直線式步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)工作原理:

　磁阻式步進(jìn)電動機(jī)的定子上裝有多相勵磁繞組，圖11.20中為常使用的三相繞組步進(jìn)電動機(jī)的示意圖。三相繞組形成6個磁極。轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，上有4個齒。當(dāng)A相繞組通電，而B、C相繞組均不通電時，由于磁通力圖走磁阻小路徑，使磁路磁阻小，因此產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩使齒1、3的軸線與定子A相磁極對齊。在下一時刻給B相通電，斷開A相供電將使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與B相磁極對齊，轉(zhuǎn)子因此整體上逆時針旋轉(zhuǎn)了30°。因此按A-B-C—A…的順序使三個繞組輪流通電將使得轉(zhuǎn)子逆時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。如果按A-C-B-A…的順序通電，轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)。由此可得到如下的判斷：

　　（1）步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于繞組通電的順序；

　　（2）電動機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于繞組通斷的頻率；

　　（3）繞組的每次通電切換，轉(zhuǎn)角步進(jìn)的距離為轉(zhuǎn)子齒間夾角距的l/m，亦即步距角為齒距的l/m。

　　上述步進(jìn)電機(jī)模型中每步步距角為30°，很難適應(yīng)精細(xì)控制的要求。實(shí)際的電動機(jī)采用如圖11. 21的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中定子磁極的極弧上開有一些均勻分希的小齒，轉(zhuǎn)子表面也均勻分布著小齒。轉(zhuǎn)子小齒之間按角度度量的齒距和定子的齒距完全相等。所謂齒距就是相鄰兩齒中心線的夾角，又稱為齒距角DT=360°/Zr 式中DT-齒距； Zr-轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。

　　由于開了這些小齒，轉(zhuǎn)子在繞組切換時的轉(zhuǎn)動在小于DT的范圍內(nèi)就能找到一個磁阻小的位置，這樣就大大減小了步距角，提高了運(yùn)動的分辨率。

　　從圖11. 20的分析中注意到當(dāng)轉(zhuǎn)子的齒與某一磁極的齒完全吻合時，對于m相電動機(jī)來說，轉(zhuǎn)子的齒與其他二相磁極的齒必須依次錯開l/m齒距。對于三相電動機(jī)來說，當(dāng)A相通電時，轉(zhuǎn)子的小齒與B、C兩相磁極上的小齒必須依次錯開DT/3。在這種約束下，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)就不能是任意數(shù)值，而是必須滿足以下的條件：

　　Zr/2p=K±1/m即Zr=2p（K±1/m）=2pK±2

　　式中K-正整數(shù); p-極對數(shù)； m-相數(shù)，p=m。

步進(jìn)電機(jī)為什么需要依靠驅(qū)動電路才能工作

步進(jìn)電動機(jī)是為了精確位移設(shè)計(jì)的，為了達(dá)到較高精度效率必然偏低電流大，不是直流電機(jī)加電就可運(yùn)行。且步進(jìn)電機(jī)是靠單片子產(chǎn)生脈沖來控制轉(zhuǎn)矩的，單片機(jī)本身驅(qū)動電流較小，驅(qū)動不了電機(jī)繞組，要用驅(qū)動電路產(chǎn)生較大電流，直接驅(qū)動會燒壞單片機(jī)。

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