步进电机基础

步进电机的简单定义：
步进电机是一种将电脉冲转化为不连续的机械运动的机电装置。
当施加适当的电脉冲指令时，电机转子的出轴或外转子将会以不连续的步进增量旋转。
电机的旋转与施加的脉冲之间有几个方面的直接关系：
首先所加脉冲的顺序直接决定着电机转轴旋转的方向。
其次电机转轴旋转的速度取决于所加脉冲的频率，而旋转的角度或者圈数和所加的脉冲数成正比。
步进电机的优缺点：
优点：
1． 电机旋转的角度正比于脉冲数；
2． 电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；
3． 由于每步的精度在3%-5%，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；
4． 优秀的起停和反转响应；
5． 由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；
6． 电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本较低；
7． 仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。
8． 由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。
缺点：
1． 如果控制不当容易产生共振；
2． 难以运转到较高的转速。
开环控制：
步进电机最有意义的一个优点就是在开环系统里可以实现精确的控制。开环控制意味着不需要关于（转子）位置方面的反馈信息。这种控制避免了使用昂贵的传感器以及象光学编码器这样的反馈设备，因为只需要跟踪输入的步进脉冲就可以知道你（转子）的位置。
步进电机的种类
步进电机有三个基本类型，他们分别是：
磁阻变化式/反应式/感应式永磁式
混合式/永磁感应子式
1． 反应式
这种类型的步进电机出现的时间较早，从结构方面讲，这也许是最容易理解的电机。如图1。这种电机由带齿的软磁铁芯转子和带绕组的定子组成。当定子绕组直流电激磁时，相应的极就被磁化。当转子的齿被吸向激磁的定子极时，就产生了旋转。
2． 永磁式
永磁式步进电机是一种低成本、低分辨率形式的步进电机。该电机典型的步距角是从7.5 度到15 度（48-20 步/转）。顾名思义，永磁式样是在转子结构中增加了永磁体，和反应式相比其转子上不再有齿条，替代的是采用N 极和S 极（沿轴向）交替平行放置充磁磁条的转子结构形式。和反应式相比，永磁式显示了力矩较高的特点。
3． 混合式
混合式比永磁式要贵很多，而在每步的分辨率、力矩以及速度方面的性能也比永磁式好得多。一般情况下混合式步进电机的步距角是从3.6 度到0.9 度（100-400 步/转）。混合式集中了反应式和永磁式的优点。