步進電機現狀及功能分析

　　近10多年來我國微電機市場一直吸引國內外企業投資。國內巨大的市場潛力和豐富的資源、廉價的勞動力等優勢，吸引了眾多跨國公司和國內上市公司的目光。

工業用微型直流電機，國外可以做到2000小時以上，我國平均是1000小時，主要問題是電機結構工藝的不合理性以及電刷材料和工藝等。國外無刷直流電機的效率可做到百分之80以上，我國一般生產廠家只能達到百分之60-70左右。步進電動機國外早已發展高性能的混合式結構，我國混合式步進電機90年代才開始發展，混合式電機的使用量近年也在不斷增長。由于長期使用磁阻式電機，使得兩種機型并存，造成與國外的差距加大。在高性能、高技術含量電動機方面，如無刷直流電動機、交流伺服電動機、直線電機等差距更大一些。這主要是由于我國電子技術落后，投入不足和人才短缺。下面主要來看看步進電機的應用。

1.什么是步進電機?

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

2.步進電機分哪幾種?

步進電機分三種：永磁式(PM)，反應式(VR)和混合式(HB)

永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

3.什么是保持轉矩(HOLDINGTORQUE)?

保持轉矩(HOLDINGTORQUE)是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。

4.什么是DETENTTORQUE?

DETENTTORQUE是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENTTORQUE在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。

5.步進電機精度為多少？是否累積?

一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。

6.步進電機的外表溫度允許達到多少?

步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

7.為什么步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降?

當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。

8.為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?

步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉速從低速升到高速)。

9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?

步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：

A.如步進電機正好工作在共振區，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區；

B.采用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的、最簡便的方法；

C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；

D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲w，但成本較高；

　　E.在電機軸上加磁性阻尼器