步進(jìn)電機原理及使用說(shuō)明

一、前言

步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個(gè)脈沖信號，電機則轉過(guò)一個(gè)步距角。這一線(xiàn)性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。

雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應用，但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動(dòng)電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專(zhuān)業(yè)知識。

目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機的廠(chǎng)家的確不少，但具有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開(kāi)發(fā)，研制的廠(chǎng)家卻非常少，大部分的廠(chǎng)家只一、二十人，連最基本的設備都沒(méi)有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶(hù)在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進(jìn)電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶(hù)在選型、使用、及整機改進(jìn)時(shí)有所幫助。

二、感應子式步進(jìn)電機工作原理

（一）反應式步進(jìn)電機原理

由于反應式步進(jìn)電機工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應式步進(jìn)電機原理。

1、結構：

電機轉子均勻分布著(zhù)很多小齒，定子齒有三個(gè)勵磁繞阻，其幾何軸線(xiàn)依次分別與轉子齒軸線(xiàn)錯開(kāi)。

0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉子齒軸線(xiàn)間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開(kāi)1/3て，C與齒3向右錯開(kāi)2/3て，A'與齒5相對齊，（A'就是A，齒5就是齒1）下面是定轉子的展開(kāi)圖：

2、旋轉：

如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。

如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應與B對齊，此時(shí)轉子向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。

如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時(shí)轉子又向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒4與A偏移為1/3て對齊。

　 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過(guò)1/3て

這樣經(jīng)過(guò)A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。

由此可見(jiàn)：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關(guān)系。而方向由導電順序決定。

不過(guò)，出于對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導電狀態(tài)，這樣將原來(lái)每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1/24て，這就是電機細分驅動(dòng)的基本理論依據。

不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線(xiàn)分別與轉子齒軸線(xiàn)偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制——這是步進(jìn)電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。