1.步進電機簡介

步進電動機是一種將數字脈沖信號轉換成機械角位移或者線位移的數模轉換元件。在經歷了一個大的發展階段后，目前其發展趨于平緩。然而，由于電動機的工作原理和其它電動機有很大的差別，具有其它電動機所沒有的特性。因此，沿著小型、高效、低價的方向發展。

步進電動機由此而得名。步進電動機的運行是在專用的脈沖電源供電下進行的，其轉子走過的步數，或者說轉子的角位移量，與輸入脈沖數嚴格成正比。另外，步進電動機動態響應快，控制性能好，只要改變輸入脈沖的順序，就能方便地改變其旋轉方向。這些特點使得步進電動機與其它電動機有很大的差別。因此，步進電動機的上述特點，使得由它和驅動控制器組成的開環數控系統，既具有較高的控制精度，良好的控制性能，又能穩定可靠地工作。因此，在數字控制系統出現之初，步進電動機經歷過一個大的發展階段[3]。

2.步進電機的分類

1）永磁式步進電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度。

2）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。

3）混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點，它又分為兩相和五相。兩相步進角一般分為1.8度而五相步進角一般為0.72度，這種步進電機的應用最為廣泛。

三相反應式步進電機的結構如圖所示。定子、轉子是用硅鋼片或其他軟磁材料制成的。定子的每對極上都繞有一對繞組，構成一相繞組，共三相稱為A、B、C相。

圖2-1三相反應式步進電機的結構圖

在定子磁極和轉子上都開有齒分度相同的小齒，采用適當的齒數配合，當A相磁極的小齒與轉子小齒一一對應時，B相磁極的小齒與轉子小齒相互錯開1/3齒距，C相則錯開2/3齒距。如圖所示：

步進電機的三菱PLC控制

圖2-2A相通電定轉子錯開示意圖

電機的位置和速度由繞組通電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由繞組通電的順序決定。

2.1.2步進電機的基本參數

1.電機固有步距角

它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，這個步距角可以稱之為“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，真正的步距角和驅動器有關。

2.步進電機的相數

步進電機的相數是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅

動器，則“相數”將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。

3.保持轉矩

保持轉矩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2Nm的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2Nm的步進電機。

4.鉗制轉矩

鉗制轉矩是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有鉗制轉矩。