步進電機驅動器根據外來的控制脈沖和方向信號， 通過其內部的邏輯電路， 控制步進電機的繞組以一定的時序正向或反向通電， 使得電機正向/反向旋轉， 或者鎖定。

以1.8度兩相步進電機為例：當兩相繞組都通電勵磁時， 電機輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機保持鎖定的最大力矩為保持力矩。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向， 則電機將順著一個既定方向旋轉一步( 1.8度)。

同理， 如果是另外一項繞組的電流發(fā)生了變向， 則電機將順著與前者相反的方向旋轉一步( 1.8度)。當通過線圈繞組的電流按順序依次變向勵磁時， 則電機會順著既定的方向實現連續(xù)旋轉步進， 運行精度非常高。對于1.8度兩相步進電機旋轉一周需200步。

兩相步進電機有兩種繞組形式：雙極性和單極性。雙極性電機每相上只有一個繞組線圈， 電機連續(xù)旋轉時電流要在同一線圈內依次變向勵磁， 驅動電路設計上需要八個電子開關進行順序切換。

單極性電機每相上有兩個極性相反的繞組線圈， 電機連續(xù)旋轉時只要交替對同一相上的兩個繞組線圈進行通電勵磁。驅動電路設計上只需要四個電子開關。在雙極性驅動模式下， 因為每相的繞組線圈為100%勵磁， 所以雙極性驅動模式下電機的輸出力矩比單極性驅動模式下提高了約40%。

步進電機定義

步進電機是一種可以利用一定角度(基本步距角)的脈沖數和頻率數來控制轉動(旋轉角度、旋轉速度)的電機。是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。因此，步進電動機又稱脈沖電動機。

步進電機特點

①切換線圈電流后，只按規(guī)定的角度動作

②不需要反饋信號

③定位誤差不累加

④與數字控制系統的融合性強，容易制作控制電路

步進電機可通過數字信號進行簡單控制，除工業(yè)用途、計算機周邊設備外，還用于傳真機、復印機等辦公設備。

步進電機的分類

步進電動機分三種：永磁式(PM)、反應式(VR)和混合式(HB);現在常用的是混合式，它又分為兩相和五相，兩相步進角為1.8度，五相步進角為0.72度。

步進電動機的構造

步進電動機的斷面圖如下圖所示。

步進電動機構造上大致分為定子與轉子兩部分。轉子由轉子1、轉子2、永磁磁鋼3部分構成。此外，轉子已被軸向磁化，轉子1為N極時，轉子2則為S極。

定子擁有小齒狀的磁極，皆繞有線圈。

其線圈的對角位置的磁極相互連接著，通電時，線圈即會被磁化成同一極性。(例如對某一線圈進行通電后，對角線的磁極將磁化成S極或N極。)

對角線的2個磁極形成1個相。有A相至E相等5個相位的機型稱為5相步進電動機、有A相和B相2個相位的機型稱為2相步進電動機。

轉子的外圈由50個小齒構成，轉子1和轉子2的小齒于構造上互相錯開1/2螺距。

勵磁：是指電動機線圈通電時的狀態(tài)

磁極：是指勵磁后變成電磁鐵的定子突出部分

小齒：是指轉子和定子的小齒

步進電動機的工作原理

以5相步進電動機為實例，針對實際上經過磁化后的轉子及定子的小齒的位置關系進行說明。

1、將A相勵磁時

將A相勵磁，會使得磁極磁化成S極，而其將與帶有N極極性的轉子1的小齒互相吸引，并與帶有S極極性的轉子2的小齒相斥，于平衡后停止。此時，沒有勵磁的B相磁極的小齒和帶有S極極性的轉子2的小齒互相偏離0.72°。以上是A相勵磁時的定子和轉子小齒的位置關系。

2、將B相勵磁時

其次由A相勵磁轉為B相勵磁時，B相磁極磁化成N極，與擁有S極極性的轉子2互相吸引，而與擁有N極極性的轉子1相斥。

也就是說，將勵磁相從A相勵磁轉換至B相勵磁時，轉子旋轉0.72°。由此可知，勵磁相位隨A相→B相→C相→D相→E相→A相依次轉換，則步進電動機以每次0.72°做正確的旋轉。此外，希望作反方向旋轉時，只需將勵磁順序倒轉，依照A相→E相→D相→C相→B相→A相勵磁即可。

0.72°的高分辨率取決于定子和轉子構造上的機械偏移量，所以不需要編碼器等傳感器即可正確定位。此外，就停止精度而言，只有定子與轉子的加工精度、組裝精度、及線圈的直流電阻的不同等因素會造成影響，因此可獲得±3分(空載時)的高停止精度。實際上步進電動機是由驅動器來進行勵磁相的轉換，而勵磁相的轉換定時則是由輸入驅動器的脈沖信號所進行。以上舉的是單相勵磁的例子，實際運轉時，為了有效利用線圈，4相或5相同時進行勵磁。

步進電動機的基本特性

使用步進電動機時，電動機的特性是否符合使用條件，是相當重要的一點。在此說明步進電動機使用時的重要特性。步進電動機的特性可大略分為兩項。

● 動特性 ：

這是與步進電動機起動或旋轉時有關的特性，主要會影響機器的工作、周期時間等。

● 靜特性 ：

這是與步進電動機停止時角度變化有關的特性，主要會影響機器的精度。

1、動特性

轉速―轉矩特性

這是表示驅動步進電動機時的轉速和轉矩的關系，如特性圖所示。

是選用步進電動機時所必須考慮的特性。橫軸代表電動機輸出軸的轉速，而縱軸則代表轉矩。轉速―轉矩特性取決于電動機及驅動器，因使用的驅動器種類不同會有較大差異。

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(zhí)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(fā)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(yōu)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(HOLDING TORQUE)?

保持轉矩(HOLDING TORQUE)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DETENT TORQUE?

DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENT TORQUE 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DETENT TORQUE。

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(fā)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(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū);

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，但成本較高;

E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。