常見(jiàn)步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及選型方法

1、什么是步進(jìn)電機(jī)?

步進(jìn)電機(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)控制電機(jī)，又稱為脈沖電機(jī)。

在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的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。

當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，它就可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”。

步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)多用于數(shù)字式計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，以及打印機(jī)、繪圖機(jī)和磁盤(pán)等裝。自動(dòng)化設(shè)備上也常用步進(jìn)電機(jī)。

2、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)的位置和速度信號(hào)不反饋給控制系統(tǒng)，如果電機(jī)工作時(shí)的位置和速度信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，那么它就屬于伺服電機(jī)。

相對(duì)于伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的控制相對(duì)簡(jiǎn)單，但不適用于精度要求較高的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)低速狀態(tài)下具有良好的扭矩特性

步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都非常的突出，優(yōu)點(diǎn)集中于控制簡(jiǎn)單、精度高，缺點(diǎn)是噪聲、震動(dòng)和效率，它沒(méi)有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，制造成本低。

步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載慣量的能力大，適用于中小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方，缺點(diǎn)是效率較低、發(fā)熱大，有時(shí)會(huì)“失步”。優(yōu)缺點(diǎn)如下所示。

優(yōu)點(diǎn)

1. 電機(jī)操作易于通過(guò)脈沖信號(hào)輸入到電機(jī)進(jìn)行控制;

2. 不需要反饋電路以返回旋轉(zhuǎn)軸的位置和速度信息(開(kāi)環(huán)控制);

3. 由于沒(méi)有接觸電刷而實(shí)現(xiàn)了更大的可靠性。

缺點(diǎn)

1. 需要脈沖信號(hào)輸出電路;

2. 當(dāng)控制不適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)同步丟失;

3. 由于在旋轉(zhuǎn)軸停止后仍然存在電流而產(chǎn)生熱量。

4.低速容易有電流磁致噪聲

針對(duì)步進(jìn)電機(jī)的一些缺點(diǎn)，德國(guó)Trinamic電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片專門(mén)對(duì)此作出優(yōu)化，擁有StealthChop低速超靜音、SpreadCycle高速抑制共振的專利技術(shù)。

可以使步進(jìn)電機(jī)更靜音、更平穩(wěn)地運(yùn)行。

3、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)

在選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)可以按以下步驟進(jìn)行選擇，這樣可以避免選型不當(dāng)帶來(lái)的麻煩。具體如下，僅供參考。

1) 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的選擇

步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機(jī)所稱的“功率”。當(dāng)然，有著本質(zhì)的區(qū)別。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于交流、直流電機(jī)，電機(jī)的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小(即所要帶動(dòng)物體的扭力大小)，來(lái)選擇哪種型號(hào)的電機(jī)。

大致說(shuō)來(lái)，扭力在0.8N.m以下，選擇20、28、35、39、42(電機(jī)的機(jī)身直徑或方度，單位：mm);扭力在1N.m左右的，選擇57電機(jī)較為合適。

扭力在幾個(gè)N.m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。

2) 步過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇

對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)速也要特別考慮。因?yàn)?，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。

就是說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)在低速(每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大)，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩(1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn))就很小了。

當(dāng)然，有些工況環(huán)境需要高速電機(jī)，就要對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻、電感等指標(biāo)進(jìn)行衡量。

選擇電感稍小一些的電機(jī)，作為高速電機(jī)，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。

3)步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率的選擇

步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購(gòu)電機(jī)比較重要的一項(xiàng)指標(biāo)。

如果要求在瞬間頻繁啟動(dòng)、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右(或更高)，通常需要“加速啟動(dòng)”。

如果需要直接啟動(dòng)達(dá)到高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最好選擇反應(yīng)式或永磁電機(jī)。這些電機(jī)的“空起頻率”都比較高。

4)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇

步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇，這項(xiàng)內(nèi)容，很多客戶幾乎沒(méi)有什么重視，大多是隨便購(gòu)買(mǎi)。其實(shí)，不同相數(shù)的電機(jī)，工作效果是不同的。

相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時(shí)的振動(dòng)就相對(duì)小一些。

大多數(shù)場(chǎng)合，使用兩相電機(jī)比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進(jìn)電機(jī)是比較實(shí)用的。

5)針對(duì)步進(jìn)電機(jī)使用環(huán)境來(lái)選擇

特種步進(jìn)電機(jī)能夠防水、防油，用于某些特殊場(chǎng)合。例如水下機(jī)器人，就需要放水電機(jī)。對(duì)于特種用途的電機(jī)，就要針對(duì)性選擇了。

6) 根據(jù)您的實(shí)際情況可否需要特殊規(guī)格

特殊規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂貨。例如，出軸的直徑、長(zhǎng)短、伸出方向等。

7)如有必要最好與廠家的技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通與確認(rèn)型號(hào)

如有必要最好與技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通，以便于確認(rèn)你要選擇的步進(jìn)機(jī)電能否滿足你所要求各方面的指標(biāo)。

歡迎大家一起溝通交流。

審核編輯：湯梓紅