一、步進電機是什么意思

步進電機是一種無刷機電設備，它將施加在其勵磁繞組上的電脈沖序列轉換為精確定義的逐步機械軸旋轉。對于每個離散脈沖，電機的軸旋轉一個固定的角度。這種旋轉可以是線性的或角度的。對于單個脈沖輸入，它會移動一步。當施加一系列脈沖時，它會轉動一定角度。每個脈沖步進電機軸轉過的角度稱為步距角，通常以度數表示。

輸入給電機的脈沖數決定步距角，因此電機軸的位置通過控制脈沖數來控制。這種獨特的特性使步進電機非常適合開環(huán)控制系統(tǒng)，其中軸的精確位置通過精確的脈沖數保持，而無需使用反饋傳感器。

步距角越小，每轉的步數越大，獲得的位置精度越高。步距角大到90度，小到0.72度，常用的步距角有1.8度、2.5度、7.5度和15度。

軸的旋轉方向取決于施加到定子上的脈沖序列。軸的速度或平均電機速度與施加在勵磁繞組上的輸入脈沖的頻率（輸入脈沖的速率）成正比。因此，如果頻率較低，步進電機會逐步旋轉，而對于高頻，由于慣性，它會像直流電機一樣連續(xù)旋轉。

像所有電動機一樣，步進電機具有定子和轉子。轉子是沒有繞組、電刷和換向器的可動部件。通常轉子是可變磁阻或永磁體。定子通常由多極和多相繞組構成，通常由三相或四相繞組組成，所需的極數由每個輸入脈沖的所需角位移決定。

與其他電機不同的是，步進電機使用經過編程的離散控制脈沖運行，這些脈沖通過電子驅動器施加到定子繞組上。由于順序通電的定子繞組的磁極和轉子磁極之間的磁相互作用而發(fā)生旋轉。

當今市場上有多種類型的步進電機，它們的尺寸、步數、結構、接線、傳動裝置和其他電氣特性各不相同。由于這些電機能夠以離散方式運行，因此步進電機非常適合于計算機等數字控制設備連接。

由于對速度、旋轉、方向和角度位置的精確控制，這些在工業(yè)過程控制系統(tǒng)、CNC機器、機器人、制造自動化系統(tǒng)和儀器儀表中特別受關注。

二、步進電機的特點

步進電機的優(yōu)點和缺點都非常的突出，優(yōu)點集中于控制簡單、精度高，缺點是噪聲、震動和效率，它沒有累積誤差，結構簡單，使用維修方便，制造成本低。步進電機帶動負載慣量的能力大，適用于中小型機床和速度精度要求不高的地方，缺點是效率較低、發(fā)熱大，有時會“失步”。優(yōu)缺點如下所示。

優(yōu)點：

1、電機操作易于通過脈沖信號輸入到電機進行控制。

2、不需要反饋電路以返回旋轉軸的位置和速度信息（開環(huán)控制）。

3、由于沒有接觸電刷而實現了更大的可靠性。

缺點：

1、需要脈沖信號輸出電路。

2、當控制不適當的時候，可能會出現同步丟失。

3、由于在旋轉軸停止后仍然存在電流而產生熱量。

三、步進電機的分類

步進電機在構造上有三種主要類型：反應式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式（Hybrid Stepping,HS）。在我國所采用的步進電機中以反應式步進電機為主。

1、反應式

定子上有繞組，繞組由軟磁材料組成。其結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2度，但動態(tài)性能差，效率低、發(fā)熱大，可靠性難以保證。

2、永磁式

永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成，轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機度差，步距角大（一般為7.5度或15度）。

3、混合式

混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有很多相繞組，轉子上采用永磁材料，轉子和定子均有多個小齒以提高步距精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好、步距角小，但結構復雜、成本相對較高。

步進電機按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進電機，約占97%以上的市場份額，其原因是性價比高，配上細分驅動器后效果良好。該種電機的基本步距角為1.8°/步，配上半步驅動器后，步距角減少為0.9°，配上細分驅動器后其步距角可細分達256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅動器以改變精度和效果。