浅析步进电机的工作原理

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1、浅析步进电机的工作原理【摘要】随着工业的快速发展。在当今的生活生产中，人们对电动机这门学科的知识需要有足够的了解。而步进电动机是系统中的执行元件，在机电一体化产品中有着关键作用,大量使用在各行各业自动化控制系统里。随着数控技术的发展，在各个国民经济领域中对步进电动机的需求日益增多。　　【关键词】步进电动机;工作原理;反应式步进电机　　　　我国正在使用的步进电动机多为反应式步进电动机,可将步进电动机分为轴向和径向2种。它是一种能够把电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电动机每通电一次，它就使步进电机转子转过一个固定的角

2、度(称为“步距角”)，转子的旋转是以固定的角度一步步转动的。可以通过步进电动机的定子绕组的通电状态，使其转过一个固定的角度来实现对它精确控制；也可以通过控制通电和断电的频率来控制电机转动的转速，这样我们就可以对它进行调速。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，因为它有一个特殊的特点就是没有积累误差，所以它广泛使用在各种开环伺服系统中。　　反应式步进电动机因为是三相的，所以能够输出较大的转矩，步进角一般为1.5度，但也带来了不利的因素,造成它的噪声和振动都很难消除并且影响很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定

3、子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。　　混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。而这种电动机又有2种分别是两相和五相：两相步距角一般为1.8度而五相步距角一般为0.72度。混合式步进电机具有更多的功能和优点所以其应用也非常之多，如何选用还要了解它的一些基本参数，这样不但能够完成需要的工作还节约了成本，避免造成不必要的浪费。　　1.混合式步进电机的基本参数有如下几个　　1.1电动机固有步距角　　它表示电动机每收到一个脉冲信号，转子转动的角度。电动机在出厂后铭牌上会写出步距角的值，如86BYG250A型电机

4、给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角就是我们说的‘电机固有步距角’，它并不是实际电动机的步距角，而实际步距角受驱动器的影响。　　1.2步进电动机的相数　　是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得

5、没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。　　1.3保持转矩　　是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。　　步进电机的一些特点：　　（1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积,步距角越小对数控机床的控

6、制精度就越高。　　（2）步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。　　（3）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。　　（4）

7、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。　　步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到

8、应用。　　2.步进电动机有以下分类方式　　按力矩产生原理分为:反应式,励磁式。　　按输出力矩大小：伺服式，功率式。　　按定子式：单定子式,双定子式,三定子式,多定子式。　　3.永磁式步进电机工作原理简述　　永磁式步进电动机是一个永久磁铁电动子,卷绕并且磁性地导电性定子。通电导线形成一个磁场，定子磁场分布的改变，定子在磁场的作用下转动来带动负载。