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論壇公告:

中國步進電機應用網：http://using.zgbjdj.com/

文章標題：有關步進電動機驅動系統的基本知識

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作者：朵 發表時間：2010-9-21 15:05:46

1、系統常識：步進電動機和步進電動機驅動器構成步進電機驅動系統。步進電動機驅動系統的性能，不但取決于步進電動機自身的性能，也取決于步進電動機驅動器的優劣。對步進電動機驅動器的研究幾乎是與步進電動機的研究同步進行的。
2、系統概述：步進電動機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行元件。當步進電動機驅動器接收到一個脈沖信號（來自控制器），它就驅動步進電動機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。
3、系統控制：步進電動機不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源（步進電動機驅動器）。控制器（脈沖信號發生器）可以通過控制脈沖的個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
4、用途：步進電動機是一種控制用的特種電機，作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，隨著微電子和計算機技術的發展（步進電動機驅動器性能提高），步進電動機的需求量與日俱增。步進電動機在運行中精度沒有積累誤差的特點，使其廣泛應用于各種自動化控制系統，特別是開環控制系統。

5、步進電機按結構分類：步進電動機也叫脈沖電機，包括反應式步進電動機（VR）、永磁式步進電動機（PM）、混合式步進電動機（HB）等。
（1）反應式步進電動機：也叫感應式、磁滯式或磁阻式步進電動機。其定子和轉子均由軟磁材料制成，定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵磁繞組，定、轉子周邊均勻分布小齒和槽，通電后利用磁導的變化產生轉矩。一般為三、四、五、六相；可實現大轉矩輸出（消耗功率較大，電流****可達20A，驅動電壓較高）；步距角�。ㄗ钚】勺龅�10’）；斷電時無定位轉矩；電機內阻尼較小，單步運行（指脈沖頻率很低時）震蕩時間較長；啟動和運行頻率較高。
（2）永磁式步進電動機：通常電機轉子由永磁材料制成，軟磁材料制成的定子上有多相勵磁繞組，定、轉子周邊沒有小齒和槽，通電后利用永磁體與定子電流磁場相互作用產生轉矩。一般為兩相或四相；輸出轉矩�。ㄏ墓β瘦^小，電流一般小于2A，驅動電壓12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時具有一定的保持轉矩；啟動和運行頻率較低。
（3）混合式步進電動機：也叫永磁反應式、永磁感應式步進電動機，混合了永磁式和反應式的優點。其定子和四相反應式步進電動機沒有區別（但同一相的兩個磁極相對，且兩個磁極上繞組產生的N、S極性必須相同），轉子結構較為復雜（轉子內部為圓柱形永磁鐵，兩端外套軟磁材料，周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負脈沖信號；輸出轉矩較永磁式大（消耗功率相對較小）；步距角較永磁式�。ㄒ话銥�1.8度）；斷電時無定位轉矩；啟動和運行頻率較高；是目前發展較快的一種步進電動機。
6、步進電動機按工作方式分類：可分為功率式和伺服式兩種。
（1）功率式：輸出轉矩較大，能直接帶動較大負載（一般使用反應式、混合式步進電動機）。
（2）伺服式：輸出轉矩較小，只能帶動較小負載（一般使用永磁式、混合式步進電動機）。
7、步進電動機的選擇：
（1）首先選擇類型，其次是具體的品種與型號。
（2）反應式、永磁式和混合式三種步進電動機的性能指標、外形尺寸、安裝方法、脈沖電源種類和控制電路等都不同，價格差異也很大，選擇時應綜合考慮。
（3）具有控制集成電路的步進電動機應優先考慮。

（2）“細分驅動”概述：
概念：將“電機固有步距角”細分成若干小步的驅動方法，稱為細分驅動，細分是通過驅動器精確控制步進電動機的相電流實現的，與電機本身無關。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產生的磁場合力，會使轉子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。
****技術發展：國內外對細分驅動技術的研究十分活躍，高性能的細分驅動電路，可以細分到上千甚至任意細分。目前已經能夠做到通過復雜的計算使細分后的步距角均勻一致，大大提高了步進電動機的脈沖分辨率，減小或消除了震蕩、噪聲和轉矩波動，使步進電動機更具有“類伺服”特性。
對實際步距角的作用：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對步距角的要求。如果使用細分驅動器，則用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以大幅度改變實際步距角，步進電機的‘相數’對改變實際步距角的作用幾乎可以忽略不計。
采用細分技術與步進電動機精度提高的關系：步進電動機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術，其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。細分后電機運轉時對每一個脈沖的分辨率提高了，但運轉精度能否達到或接近脈沖分辨率還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它

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