步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，即給電動(dòng)機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)

  一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)由動(dòng)機(jī)只有周期性的誤美而無(wú)要積誤美筆特占使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制變得非常簡(jiǎn)單。本章主要介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程和展望、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及電氣外部特性。

  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展

  工業(yè)生產(chǎn)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能的要求越來(lái)越高，特別是高性能稀土等新型永磁材料的出現(xiàn)以及電子電力器件的飛速發(fā)展，許多性能更為優(yōu)越的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也隨之紛紛問(wèn)世。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)有70年的發(fā)展歷史，逐漸發(fā)展成以混合式和磁阻式為主的產(chǎn)品格局。其中混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的，總體性能也優(yōu)于其他步進(jìn)電動(dòng)機(jī)品種。目前，市場(chǎng)上最常見(jiàn)的產(chǎn)品是采用雙極性斬波驅(qū)動(dòng)器的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

  1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀

  自問(wèn)世以來(lái)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)很快確定了在開(kāi)環(huán)高分辨率的定位系統(tǒng)中的主導(dǎo)地位。在工業(yè)技術(shù)高速發(fā)展的今天，還未有適合的取代產(chǎn)品出現(xiàn)。雖然步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已被廣泛應(yīng)用，但并不

  能像普通的直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)那樣在常規(guī)電氣控制電路中使用。它須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)，涉及很多機(jī)械和電氣控制方面的知識(shí)。

  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)是無(wú)累積誤差，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制變得簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件，在未超載的情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，從而決定了它在一些要求不是很高的場(chǎng)合有廣泛的用途，運(yùn)行可靠方便。

  我國(guó)生產(chǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的廠家不少，但能自行開(kāi)發(fā)研究的廠家卻較少，大部分廠家規(guī)模比較小。我國(guó)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品發(fā)展有自己的特點(diǎn):20世紀(jì)80年代以前是以磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主，20世紀(jì)80年代后開(kāi)始發(fā)展混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)品從相數(shù)上分有二相、三相、四相、五相，從步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，從規(guī)格上分有φ42~ф130，從靜力矩上分有0.1~40N·m。

  在大功率驅(qū)動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)上，大扭矩步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有市場(chǎng)，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)性、噪聲、加速度、系統(tǒng)慣量、最大扭矩等方面，都不如采用伺服電動(dòng)機(jī)或是直流電動(dòng)機(jī)加編碼器好。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要是應(yīng)用在小功率場(chǎng)合?？偟膩?lái)說(shuō)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種較簡(jiǎn)易的開(kāi)環(huán)控制，不適合在大功率的場(chǎng)合使用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，具體有如下應(yīng)用場(chǎng)合：

  ①經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床、如數(shù)控雕刻機(jī)、數(shù)控磨床、數(shù)控銑鏜床等。

  ②工業(yè)生產(chǎn)裝備、如連續(xù)式、間式包裝機(jī)，機(jī)械手等。

  ③工業(yè)器材方面，如拿放裝置、性能測(cè)試裝備等。

  ④小型自動(dòng)化辦公設(shè)備，如氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、割字機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、繪圖儀等。

  2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在技術(shù)發(fā)展上遭遇較多瓶頸，一直被定位于低端經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品上，其風(fēng)頭完人被伺服電動(dòng)機(jī)蓋過(guò)，通常在要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用。因而在今后不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，保持它在低3低功率情況下定位精度高、成本低廉的優(yōu)勢(shì)是關(guān)鍵。體積小和操作簡(jiǎn)單是步進(jìn)系統(tǒng)的顯菱點(diǎn)，在不需要增加成本的情況下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)體積可以做的非常小，這是其他電動(dòng)機(jī)無(wú)法到的。把控制器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)做成一體，這樣一個(gè)微型步進(jìn)單元既可以提供可編程序控制及集成輸入輸出端口，也可以大大減小體積。發(fā)熱大、噪聲大是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一個(gè)較為突!缺陷，也是急需改進(jìn)的。

  除了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，線性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)近些年來(lái)也發(fā)展很快，它減少了零部件幾乎沒(méi)有磨損或維修，并且易于結(jié)合機(jī)器使用，非常適合在輕負(fù)載的情況下使用。