0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是步进电机?步进电机的特点,分类与原理!

东芝半导体 来源:未知 作者:李倩 2018-07-17 18:34 次阅读

01

什么是步进电机

步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,又称为脉冲电机。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。

步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率,来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装。

02

步进电机的特点:

步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统,如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统,那么它就属于伺服电机。相对于伺服电机,步进电机的控制相对简单,但不适用于精度要求较高的场合。

步进电机的优点和缺点都非常的突出,优点集中于控制简单、精度高,缺点是噪声、震动和效率,它没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低、发热大,有时会“失步”。优缺点如下所示。

优点

1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制;

2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息(开环控制);

3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。

缺点

1. 需要脉冲信号输出电路;

2. 当控制不适当的时候,可能会出现同步丢失;

3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。

03

步进电机的分类:

在相同电流且相同转矩输出的条件下,单极型步进电机比双极型步进电机多一倍的线圈,成本更高,控制电路的结构也不一样,目前市场上流行的大多是双极型步进电机。

步进电机在构造上通常主要按照转子特点和定子绕组进行分类,下面将详细介绍这两种类型的分类。

按照转子分类,有三种主要类型:反应式(VR型)、永磁式(PM型)、混合式(HB型)。

反应式

定子上有绕组,绕组由软磁材料组成。其结构简单、成本低、步距角小,可达1.2度,但动态性能差,效率低、发热大,可靠性难以保证。

永磁式

永磁式步进电机的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大,但这种电机度差,步距角大(一般为7.5度或15度)。

混合式

混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点,其定子上有很多相绕组,转子上采用永磁材料,转子和定子均有多个小齿以提高步距精度。其特点是输出力矩大、动态性能好、步距角小,但结构复杂、成本相对较高。

步进电机按照定子上绕组来分类,共有二相、三相和五相等系列。目前最受欢迎的是两相混合式步进电机,约占97%以上的市场份额,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。

该种电机的基本步距角为1.8度/步,配上半步驱动器后,步距角减少为0.9度,配上细分驱动器后。其步距角可细分达256倍(0.007度/微步)。由于摩檫力和制造精度等原因,实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度的效果。

04

步进电机的工作原理

步进电机是通过脉冲信号来进行控制,每输入一个脉冲信号,步进电机前进一步。步进电机旋转的步距角,是在电机结构的基础上等比例控制产生的,如果控制电路的细分控制不变,那么步进旋转的步距角在理论上是一个固定的角度。在实际工作中,电机旋转的步距角会有微小的差别,主要是由于电机结构上的固定有误差产生的,而且这种误差不会积累。

步进电机的总极数越大,加工精度的要求就会越高。通常工业用混合型步进电机的步距角是1.8度,就是200极。

步进电机的相电流及磁场,遵循安培右手螺旋定律,由电能产生磁场能量,控制电机相电流,就能使电机定子的磁极方向发生反转,二相磁场的变化相配合,进而产生电机的旋转。

如果电流方向发生变化,磁极的方向也会发生变化,步进电机的电流流过定子产生磁场的过程叫做励磁。

通常所说的二相步进电机,电机转子的旋转,包含不同磁极的磁场相斥和相吸实现的。如上图所示,A相产生N极磁场吸引转子的S极,B相产生S极磁场吸引转子的N极,使定子产生旋转的动力。如果改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生另一步的旋转。连续改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生连续的旋转。

如上图所示,电机的运动是通过改变电流在电机中的流动来实现的,电子转子排斥B相磁极的定子,吸引A相磁极的定子,这就产生了另一个步进操作。

执行另一个步进操作,电机定子磁极反转,转子排斥B相磁极的定子,吸引A相磁极的定子,如上图所示。

如上图所示,定子线圈中的电流方向无论何时发生变化,磁极将会反转,转子重复步进操作。东芝步进电机驱动控制电路对电机的磁场励磁的控制,是通过脉宽调制方式实现的,能够实现电机高效、稳定的运行。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 步进电机
    +关注

    关注

    149

    文章

    2929

    浏览量

    146059
  • 脉冲信号
    +关注

    关注

    6

    文章

    333

    浏览量

    36434

原文标题:步进电机驱动器简介(上)——步进电机的特点、分类和工作原理

文章出处:【微信号:toshiba_semicon,微信公众号:东芝半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    步进电机的转子是如何分类的?其结构是怎样的?

    步进电机基础(2.2)- 转子的分类与结构(VR型步进电机和HB型步进
    发表于 07-07 06:34

    详解概述步进电机分类与结构

    步进电机详解概述步进电机分类、结构、原理单相步进电机
    发表于 07-08 06:46

    步进电机特点分类

    制成的转子(PM型)、带转子齿的齿轮形转子(VR型)以及与永磁体组合的齿轮形转子(HB型)等几类。找元器件现货上唯样商城,通过本期芝识课堂的介绍,相信大家已经对步进电机特点和各种分类
    发表于 10-30 11:39

    步进电机的种类,特点及选择

    步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机步进电机的最大特点是其“数字性”,对于控制器
    发表于 06-03 09:46 2618次阅读
    <b class='flag-5'>步进</b><b class='flag-5'>电机</b>的种类,<b class='flag-5'>特点</b>及选择

    两相步进电机和五相步进电机有什么区别

    步进电机主要是依相数来做分类,而其中又以二相、五相步进电机为目前市场上所广泛采用。二相步进
    的头像 发表于 04-25 17:31 4.7w次阅读

    步进电机驱动芯片有哪些_六款步进电机驱动芯片

    本文首先介绍了步进电机基本原理及用途,其次介绍了步进电机分类,最后介绍了六款步进
    的头像 发表于 05-23 16:20 10.8w次阅读

    步进电机都有哪些分类?反应式步进电、永磁式步进电机、混合式步进电机各有什么特点

    步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式
    的头像 发表于 12-26 08:30 3667次阅读

    步进电机的工作原理及特点

    外来的控制脉冲和方向信号,通过其内部的逻辑电路,控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电, 使得电机正向/反向旋转,或者锁定。 2、步进电机
    的头像 发表于 07-19 11:24 7639次阅读

    二相步进电机与三相步进电机的区别

    步进电机主要是依相数来做分类的,通常我们常见的有四相、二相、三相等几类。          二相步进电机与三相
    的头像 发表于 07-20 14:32 9086次阅读

    二相步进电机与三相步进电机的区别

    步进电机主要是依相数来做分类的,通常我们常见的有四相、二相、三相等几类。          二相步进电机与三相
    的头像 发表于 08-03 14:12 1.6w次阅读

    步进电机特点分类

    步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。
    发表于 10-09 09:34 1141次阅读

    简述步进电机的类型和特点

    步进电机是一种感应电极,工作原理是利用电子电路将直流电编程分时供电的,用多相时序来控制电流,应用广泛。但步进电机种类繁多,采购人员不知如何选择,所以本文将详谈
    发表于 03-02 10:56 1127次阅读

    步进电机转子的分类与结构

    前一节是根据定子相数进行步进电机分类,本节根据转子的结构 进行分类。 PM(Permanent Magnet, 永久磁铁)型转子为内转子型(外部为定子,中间为气隙的
    发表于 03-22 11:34 0次下载
    <b class='flag-5'>步进</b><b class='flag-5'>电机</b>转子的<b class='flag-5'>分类</b>与结构

    步进电机分类特点

    个数,不受负载变化的影响。 步进电机是一种可以将脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机,在空载低频的情况下,一个脉冲就是一步,可以精准的控制旋转角度。 步进
    的头像 发表于 11-16 16:08 481次阅读
    <b class='flag-5'>步进</b><b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>分类</b>及<b class='flag-5'>特点</b>

    步进电机的原理及特点

    本文介绍了步进电机特点和工作原理
    的头像 发表于 01-18 17:23 370次阅读
    <b class='flag-5'>步进</b><b class='flag-5'>电机</b>的原理及<b class='flag-5'>特点</b>