步进电动机

步进电动机步级角构造，黄色部分为每次脉冲行走量

步进电动机（英语：Stepper motor、Step motor）是直流无刷电动机的一种，为具有如齿轮状突起（小齿）相锲合的定子和转子，可借由切换流向定子线圈中的电流，以一定角度逐步转动的电动机。

步进电动机的特征是采用开回路控制（Open-loop control）处理，不需要运行量传感器（sensor）或编码器，且切换电流触发器的是脉冲信号，不需要位置检出和速度检出的回授装置，所以步进电机可正确地依比例随脉冲信号而转动，因此达成精确的位置和速度控制，且稳定性佳。

历史

1923年，James Weir French发明三相可变磁阻型（Variable reluctance），此为步进电动机前身。

构造

• 永久磁铁型（permanent magnet type）
• 可变磁阻型（variable reluctance type）
• 复合型（hybrid type）

系统组合

步进电动机的基本构成

• 控制器：发出运行指令，传送需求速度以及运行量的指令脉波信号。需使用步进电动机专用控制器或可编程控制器的定位模组。传送的运行指令脉波信号有如心脏跳动般的呈现矩形的波形，是间断性的发出信号。
• 驱动器：提供电力以保证电动机按指令运行，驱动器会随控制器传送来的脉波信号来控制电力，由决定的电流流通顺序的来激磁回路，并控制提供给电动机的电力以驱动回路
• 电动机本体：将电力转化为动力，并按指令需求脉波数运行。

主要特征

步进电动机只需要通过脉波信号的操作，即可简单实现高精度的定位，并使工作物在目标位置高精度地停止。步进电动机是以基本步级角的角度为单位来进行定位。以5相步进电动机为例，其基本步级角为0.72，因此可以将电动机转1圈分为500等分（=360度 / 0.72），以此方式来细分每次行进量做为定位基准。

间歇动作是步进器输出的最佳方式。当应用需要电动机不间断运行时，步进电机会降低效率和扭矩。从成本的角度来看，步进电机通常比伺服电机便宜得多。

选用特点

在步进电动机的选用上必须注意以下几点：

• 步进角：亦即步进电动机之分辨率（此指1脉波的移动量），步进电动机的步进角就是依电动机旋转一圈（360°）而分割成多少来决定。
• 转动速度：亦即脉波输入速度（pulse/s）。
• 转矩：选择步进电动机时，需以有负荷时之最大转矩（kg-m）的1.5倍~2倍来决定。
• 负荷惯性惯量：依据使用场合计算负荷惯性惯量，再依步进电动机规格表，选择容许负载惯性惯量需大于计算值之1.3倍以上。
• 驱动器：连结控制器或直接接受外部讯号，进而控制步进电动机动作。驱动器将直接影响步进电动机的性能表现。
• 搭配减速机：使用减速机型步进电动机可达到减速、提高转矩、提高分辨率、降低施加于电动机轴之负荷惯性惯量、改善起动与停止时的阻尼特性，进而降低运行之振动。

参见

• 电动机
• 伺服电动机
• ULN2003A

外部链接

• 步进电动机简介