步進電機基礎

步進電機的簡單定義：
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機械運動的機電裝置。
當施加適當?shù)碾娒}沖指令時，電機轉(zhuǎn)子的出軸或外轉(zhuǎn)子將會以不連續(xù)的步進增量旋轉(zhuǎn)。
電機的旋轉(zhuǎn)與施加的脈沖之間有幾個方面的直接關(guān)系：
首先所加脈沖的順序直接決定著電機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。
其次電機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度取決于所加脈沖的頻率，而旋轉(zhuǎn)的角度或者圈數(shù)和所加的脈沖數(shù)成正比。
步進電機的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
1． 電機旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)；
2． 電機停轉(zhuǎn)的時候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當繞組激磁時）；
3． 由于每步的精度在3%-5%，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復性；
4． 優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應；
5． 由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命；
6． 電機的響應僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本較低；
7． 僅僅將負載直接連接到電機的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。
8． 由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。
缺點：
1． 如果控制不當容易產(chǎn)生共振；
2． 難以運轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。
開環(huán)控制：
步進電機最有意義的一個優(yōu)點就是在開環(huán)系統(tǒng)里可以實現(xiàn)精確的控制。開環(huán)控制意味著不需要關(guān)于（轉(zhuǎn)子）位置方面的反饋信息。這種控制避免了使用昂貴的傳感器以及象光學編碼器這樣的反饋設備，因為只需要跟蹤輸入的步進脈沖就可以知道你（轉(zhuǎn)子）的位置。
步進電機的種類
步進電機有三個基本類型，他們分別是：
磁阻變化式/反應式/感應式永磁式
混合式/永磁感應子式
1． 反應式
這種類型的步進電機出現(xiàn)的時間較早，從結(jié)構(gòu)方面講，這也許是最容易理解的電機。如圖1。這種電機由帶齒的軟磁鐵芯轉(zhuǎn)子和帶繞組的定子組成。當定子繞組直流電激磁時，相應的極就被磁化。當轉(zhuǎn)子的齒被吸向激磁的定子極時，就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)。
2． 永磁式
永磁式步進電機是一種低成本、低分辨率形式的步進電機。該電機典型的步距角是從7.5 度到15 度（48-20 步/轉(zhuǎn)）。顧名思義，永磁式樣是在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中增加了永磁體，和反應式相比其轉(zhuǎn)子上不再有齒條，替代的是采用N 極和S 極（沿軸向）交替平行放置充磁磁條的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。和反應式相比，永磁式顯示了力矩較高的特點。
3． 混合式
混合式比永磁式要貴很多，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。一般情況下混合式步進電機的步距角是從3.6 度到0.9 度（100-400 步/轉(zhuǎn)）?；旌鲜郊辛朔磻胶陀来攀降膬?yōu)點。