步進電機

　　步進電機（英語：Stepper motor、Step motor）是直流無刷電動機的一種，為具有如齒輪狀突起（小齒）相鍥合的定子和轉(zhuǎn)子，可借由切換流向定子線圈中的電流，以一定角度逐步轉(zhuǎn)動的電動機。

　　步進電機的特征是采用開回路控制（Open-loop control）處理，不需要運轉(zhuǎn)量傳感器（sensor）或編碼器，且切換電流觸發(fā)器的是脈沖信號，不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置，所以步進電機可正確地依比例隨脈沖信號而轉(zhuǎn)動，因此達成精確的位置和速度控制，且穩(wěn)定性佳。

歷史

　　1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型（Variable reluctance），此為步進電機前身。

構(gòu)造

• 　　永久磁鐵型（permanent magnet type）

• 　　可變磁阻型（variable reluctance type）

• 　　復合型（hybrid type）

系統(tǒng)組合

• 　　控制器：發(fā)出運轉(zhuǎn)指令，傳送需求速度以及運轉(zhuǎn)量的指令脈波信號。需使用步進電機專用控制器或可編程控制器的定位模組。傳送的運轉(zhuǎn)指令脈波信號有如心臟跳動般的呈現(xiàn)矩形的波形，是間斷性的發(fā)出信號。

• 　　驅(qū)動器：提供電力以保證電動機按指令運轉(zhuǎn)，驅(qū)動器會隨控制器傳送來的脈波信號來控制電力，由決定的電流流通順序的來激磁回路，并控制提供給電動機的電力以驅(qū)動回路

• 　　電動機本體：將電力轉(zhuǎn)化為動力，并按指令需求脈波數(shù)運轉(zhuǎn)。

主要特征

　　步進電機只需要通過脈波信號的操作，即可簡單實現(xiàn)高精度的定位，并使工作物在目標位置高精度地停止。步進電機是以基本步級角的角度為單位來進行定位。以5相步進電機為例，其基本步級角為0.72，因此可以將電動機轉(zhuǎn)1圈分為500等分（=360度/0.72），以此方式來細分每次行進量做為定位基準。

　　間歇動作是步進器輸出的最佳方式。當應(yīng)用需要電動機不間斷運行時，步進電機會降低效率和扭矩。從成本的角度來看，步進電機通常比伺服電機便宜得多。

選用特點

　　在步進電機的選用上必須注意以下幾點：

• 　　步進角：亦即步進電機之分辨率（此指1脈波的移動量），步進電機的步進角就是依電動機旋轉(zhuǎn)一圈（360°）而分割成多少來決定。

• 　　轉(zhuǎn)動速度：亦即脈波輸入速度（pulse/s）。

• 　　轉(zhuǎn)矩：選擇步進電機時，需以有負荷時之最大轉(zhuǎn)矩（kg-m）的1.5倍~2倍來決定。

• 　　負荷慣性慣量：依據(jù)使用場合計算負荷慣性慣量，再依步進電機規(guī)格表，選擇容許負載慣性慣量需大于計算值之1.3倍以上。

• 　　驅(qū)動器：連結(jié)控制器或直接接受外部訊號，進而控制步進電機動作。驅(qū)動器將直接影響步進電機的性能表現(xiàn)。

• 　　搭配減速機：使用減速機型步進電機可達到減速、提高轉(zhuǎn)矩、提高分辨率、降低施加于電動機軸之負荷慣性慣量、改善起動與停止時的阻尼特性，進而降低運轉(zhuǎn)之振動。

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