這篇文章介紹了步進(jìn)電機(jī)電機(jī)的特色、挑選辦法及對(duì)其常見問題的分析。

電機(jī)身為履行器件，是機(jī)械電子工程的重要器件之一, 大范使用在不同自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。大范圍的使用于機(jī)械電子工程商品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、核算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。 因微電子與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)步，步進(jìn)電機(jī)的市場(chǎng)日積月累，在各個(gè)經(jīng)濟(jì)范疇都有使用。　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的履行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)變一個(gè)固定的視點(diǎn)(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的視點(diǎn)一步一步作業(yè)的。能夠經(jīng)過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，然后到達(dá)精確定位的意圖；一起能夠經(jīng)過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)變的速度和加快度，然后到達(dá)調(diào)速的意圖。步進(jìn)電機(jī)能夠作為一種控制用的特種電機(jī)，使用其沒有堆集差錯(cuò)(精度為100%)的特色，廣泛使用于各種開環(huán)控制。　　如今對(duì)比常用的步進(jìn)電機(jī)包含反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)通常為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角通常為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)通常為三相，可完成大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角通常為1.5度，但噪聲和振蕩都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，使用磁導(dǎo)的改動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)矩。混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的長(zhǎng)處。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角通常為1.8度而五相步進(jìn)角通常為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的使用最為廣泛。　　1.步進(jìn)電機(jī)的一些特色　　（1）通常步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。　　（2）步進(jìn)電機(jī)表面答應(yīng)的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，然后致使力矩降低乃至于失步，因而電機(jī)表面答應(yīng)的最高溫度應(yīng)取決于不一樣電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；通常來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)表面溫度在攝氏80-90度徹底正常。　　（3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而降低。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)變時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將構(gòu)成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的效果下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，然后致使力矩降低。　　（4）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)能夠正常作業(yè),但若高于一定速度就無法發(fā)動(dòng),并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技能參數(shù)：空載發(fā)動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載狀況下能夠正常發(fā)動(dòng)的脈沖頻率，假如脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常發(fā)動(dòng)，能夠發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的狀況下，發(fā)動(dòng)頻率應(yīng)更低。假如要使電機(jī)到達(dá)高速轉(zhuǎn)變，脈沖頻率應(yīng)該有加快進(jìn)程，即發(fā)動(dòng)頻率較低，然后按一定加快度升到所期望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲！　?.步進(jìn)電機(jī)的挑選　　挑選步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要確保步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要核算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿意機(jī)械負(fù)載并有一定的余量確保其作業(yè)牢靠。在實(shí)踐作業(yè)進(jìn)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。通常地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。　　挑選步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣能夠得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)進(jìn)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是能夠改動(dòng)絲桿的導(dǎo)程，二是能夠經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。但細(xì)分只能改動(dòng)其分辨率，不改動(dòng)其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決議。　　挑選功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)預(yù)算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床需求的發(fā)動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速接連作業(yè)頻率能滿意機(jī)床疾速移動(dòng)的需求。　　挑選步進(jìn)電機(jī)需求核算的內(nèi)容包含：　　（1）齒輪的減速比。　　（2）作業(yè)臺(tái)，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量Jt。　　（3）電機(jī)輸出的總力矩M。　　（4）負(fù)載起動(dòng)頻率（預(yù)算）。　　（5）作業(yè)的最高頻率與升速時(shí)刻。　　（6）負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。　　3.步進(jìn)電機(jī)的一些常見問題　　3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步　　緣由一：轉(zhuǎn)子的加快度慢于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，也即是低于換相速度而發(fā)生的。這是因?yàn)檩斎腚姍C(jī)的電能缺乏，在步進(jìn)電機(jī)中發(fā)生的同步力矩?zé)o法則轉(zhuǎn)子速度跟從定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，然后引起失步。而且凡是比這時(shí)頻率高的作業(yè)頻率都必將失步。這種失步闡明晰步進(jìn)電機(jī)的拖動(dòng)才能不夠。一旦削減負(fù)載，或許進(jìn)步繞組的激磁電流，則有能夠戰(zhàn)勝失步。　　緣由二：轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度。這時(shí)定子通電激磁的時(shí)刻較長(zhǎng)，大于轉(zhuǎn)子步進(jìn)一步所需的時(shí)刻，則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)進(jìn)程中獲得了過多的能量，然后發(fā)生前沖和后沖的搖擺振蕩。當(dāng)振蕩滿足嚴(yán)峻時(shí)就致使失步。　　3.2怎么讓電機(jī)堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩　　堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)變時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩挨近堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩。　　因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)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改動(dòng)，所以堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比方，當(dāng)大家說2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特別闡明的狀況下是指堅(jiān)持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。　　3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振蕩的緣由　　緣由一：振蕩是步進(jìn)電機(jī)在作業(yè)時(shí)存在的通常表象，但嚴(yán)峻的振蕩會(huì)引起失步。振蕩的緣由有多種，其間首要的緣由有步進(jìn)電機(jī)處于低頻單步作業(yè);步進(jìn)電機(jī)的換相頻率和轉(zhuǎn)子的特征頻率、倍特征頻率、分?jǐn)?shù)特征頻率持平;步進(jìn)電機(jī)俄然泊車等狀況。　　緣由二：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行單步旋轉(zhuǎn)時(shí)，其作業(yè)頻率一定處于低頻區(qū)。在開始作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)力矩的效果下加快轉(zhuǎn)變，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到新的平衡點(diǎn)時(shí)其速度依然適當(dāng)高，然后沖過了平衡安穩(wěn)點(diǎn)發(fā)生過沖。車子一方面向前過沖，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度減到為零時(shí)，因?yàn)榇艌?chǎng)拉力矩的效果則反向沖向平衡點(diǎn)，又構(gòu)成反向過沖。因?yàn)闄C(jī)械磨擦力矩及電磁力矩的效果。構(gòu)成一個(gè)衰減振蕩進(jìn)程。最終，轉(zhuǎn)子則安穩(wěn)停在平衡點(diǎn)。　　實(shí)踐使用中對(duì)步進(jìn)電機(jī)有哪些需求：　　（1）步進(jìn)電機(jī)在電脈沖的控制下能迅速起動(dòng)、正回轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)及在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。　　（2）加工精度高，即需求一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的位移量小，并要精確、均勻。這就需求步進(jìn)電機(jī)步距小，步距精度高，不得丟步或是過沖。　　（3）動(dòng)作疾速。即不僅起動(dòng)、留步、回轉(zhuǎn)快，并能接連高速作業(yè)以進(jìn)步勞動(dòng)生產(chǎn)率。　　（4）輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接股動(dòng)負(fù)載。　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其明顯的特色，在數(shù)字化制作年代發(fā)揚(yáng)著重大的用途。伴隨著不一樣的數(shù)字化技能的開展以及步進(jìn)電機(jī)自身技能的進(jìn)步，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的范疇得到使用。

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