步進(jìn)電機(jī)

　　步進(jìn)電機(jī)（英語：Stepper motor、Step motor）是直流無刷電動(dòng)機(jī)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(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

　　步進(jìn)電機(jī)的特征是采用開回路控制（Open-loop control）處理，不需要運(yùn)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(hào)，不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置，所以步進(jìn)電機(jī)可正確地依比例隨脈沖信號(hào)而轉(zhuǎn)動(dòng)，因此達(dá)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(jìn)電機(jī)前身。

構(gòu)造

• 　　永久磁鐵型（permanent magnet type）

• 　　可變磁阻型（variable reluctance type）

• 　　復(fù)合型（hybrid type）

系統(tǒng)組合

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

• 　　驅(qū)動(dòng)器：提供電力以保證電動(dòng)機(jī)按指令運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)隨控制器傳送來的脈波信號(hào)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(dòng)機(jī)的電力以驅(qū)動(dòng)回路

• 　　電動(dòng)機(jī)本體：將電力轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，并按指令需求脈波數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

主要特征

　　步進(jìn)電機(jī)只需要通過脈波信號(hào)的操作，即可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)高精度的定位，并使工作物在目標(biāo)位置高精度地停止。步進(jìn)電機(jī)是以基本步級(jí)角的角度為單位來進(jìn)行定位。以5相步進(jìn)電機(jī)為例，其基本步級(jí)角為0.72，因此可以將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)1圈分為500等分（=360度/0.72），以此方式來細(xì)分每次行進(jìn)量做為定位基準(zhǔn)。

　　間歇?jiǎng)幼魇遣竭M(jìn)器輸出的最佳方式。當(dāng)應(yīng)用需要電動(dòng)機(jī)不間斷運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)降低效率和扭矩。從成本的角度來看，步進(jìn)電機(jī)通常比伺服電機(jī)便宜得多。

選用特點(diǎn)

　　在步進(jìn)電機(jī)的選用上必須注意以下幾點(diǎn)：

• 　　步進(jìn)角：亦即步進(jìn)電機(jī)之分辨率（此指1脈波的移動(dòng)量），步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角就是依電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈（360°）而分割成多少來決定。

• 　　轉(zhuǎn)動(dòng)速度：亦即脈波輸入速度（pulse/s）。

• 　　轉(zhuǎn)矩：選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，需以有負(fù)荷時(shí)之最大轉(zhuǎn)矩（kg-m）的1.5倍~2倍來決定。

• 　　負(fù)荷慣性慣量：依據(jù)使用場(chǎng)合計(jì)算負(fù)荷慣性慣量，再依步進(jìn)電機(jī)規(guī)格表，選擇容許負(fù)載慣性慣量需大于計(jì)算值之1.3倍以上。

• 　　驅(qū)動(dòng)器：連結(jié)控制器或直接接受外部訊號(hào)，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)器將直接影響步進(jìn)電機(jī)的性能表現(xiàn)。

• 　　搭配減速機(jī)：使用減速機(jī)型步進(jìn)電機(jī)可達(dá)到減速、提高轉(zhuǎn)矩、提高分辨率、降低施加于電動(dòng)機(jī)軸之負(fù)荷慣性慣量、改善起動(dòng)與停止時(shí)的阻尼特性，進(jìn)而降低運(yùn)轉(zhuǎn)之振動(dòng)。

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