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步进电机

2018-07-26 10:44:08     所属分类:电动机
步进电机步级角构造,黄色部分为每次脉波行走量

步进电机(Stepper motor;Step motor)是直流无刷马达的一种,为具有如齿轮状突起(小齿)相锲合的定子和转子,可借由切换流向定子线圈中的电流,以一定角度逐步转动的马达。

步进电机的特征是因采用开回路控制(Open-loop control)处理,不需要运转量检知器(sensor)或编码器,且因切换电流触发器的是脉波信号,不需要位置检出和速度检出的回授装置,所以步进电机可正确地依比例追随脉波信号而转动,因此就能达成精确的位置和速度控制,且稳定性佳。

目录

  • 1 历史
  • 2 构造
  • 3 系统组合
  • 4 主要特征
  • 5 选用特点
  • 6 参见
  • 7 外部链接

历史

1923年,苏格兰人James Weir French发明三相可变磁阻型(Variable reluctance),此为步进电机前身。

构造

  • 永久磁铁PM式(permanent magnet type)
  • 可变磁阻VR式(variable reluctance type)
  • 复合卡匣(hybrid type)

系统组合

步进电机的基本构成
  • 控制器:发出运转指令,传送需求速度以及运转量的指令脉波信号。需使用步进电机专用控制器或可编程控制器的定位模组。传送的运转指令脉波信号有如心脏跳动般的呈现矩形的波形,是间断性的发出信号。
  • 驱动器:提供电力以保证马达按指令运转,驱动器会随控制器传送来的脉波信号来控制电力,由决定的电流流通顺序的来激磁回路,并控制提供给马达的电力以驱动回路
  • 马达本体:将电力转化为动力,并按指令需求脉波数运转。

主要特征

步进电机只需要通过脉波信号的操作,即可简单实现高精度的定位,并使工作物在目标位置高精度地停止。步进电机是以基本步级角的角度为单位来进行定位。以5相步进电机为例,其基本步级角为0.72,因此可以将马达转1圈分为500等分(=360度 / 0.72),以此方式来细分每次行进量做为定位基准。

选用特点

在步进电机的选用上必须注意以下几点:

  • 步级角:亦即步进电机之分辨率(此指1脉波的移动量),步进电机的步级角就是依马达旋转一圈(360°)而分割成多少来决定。
  • 转动速度:亦即脉波输入速度(pulse/s),依马达转矩而有变化。
  • 转矩:选择步进电机时,需以有负荷时之最大转矩(kg-m)的1.5倍~2倍来决定。
  • 负荷惯性惯量:依据使用场合计算负荷惯性惯量,再依步进电机规格表,选择容许负载惯性惯量需大于计算值之1.3倍以上。
  • 驱动器:连结控制器或直接接受外部讯号,进而控制步进电机动作。驱动器将直接影响步进电机的性能表现。
  • 搭配减速机:使用减速机型步进电机可达到减速、高转矩、高分辨率、降低施加于马达轴之负荷惯性惯量、改善起动与停止时的阻尼特性,进而降低运转之振动。

参见

  • 电动机
  • 伺服马达
  • ULN2003A

外部链接

  • 步进电机简介

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