步進電機系列 步進電機,又稱為脈沖電機,是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動機。其獨特的工作原理和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,使得步進電機在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中占據(jù)了重要的地位。為了提高步進電機的運行性能,還采用了加減速控制、細分驅(qū)動控制等先進技術(shù)。 查看更多
特殊步進電機系列 特殊步進電機,作為步進電機的一種,同樣具備將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)角位移或線位移的能力。不過,它們在某些方面可能具有更加獨特或?qū)iT的設(shè)計,以適應(yīng)特定的應(yīng)用需求。它們可能通過改進結(jié)構(gòu)、材料、控制算法或集成其他先進技術(shù)來實現(xiàn)更高的性能、精度、可靠性或特定的功能。 查看更多
驅(qū)動器系列 驅(qū)動器,在步進電機應(yīng)用中特指步進電機驅(qū)動器,是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu),它通過接收來自控制系統(tǒng)(如PLC、計算機等)的脈沖信號,并將其轉(zhuǎn)化為步進電機所需的電能和控制信號,從而實現(xiàn)對步進電機的精確控制。 查看更多
百度百科對步距角的定義是:步進電動機每接收一個電脈沖信號時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的機械角度。如果考慮到半步以及細分,那么這個描述可能還不太準確。書上對步進電機步距角的定義是:當步進電機切換一次定子繞組的激磁電流時,轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個固定的角度即步距角。這個描述要更加準確一點,在這里切換一次定子繞組,應(yīng)當指的是從某一相通電“切換”成另一相通電。
步距角它是由電機的物理結(jié)構(gòu)決定的,主要取決于定子繞組相數(shù)P和轉(zhuǎn)子極對數(shù)(對于VR步進電機是齒數(shù))Nr。計算公式是:
步距角θ=360°/(2*P*Nr)
這時有朋友就要問了:步進電機的不是用驅(qū)動就可以細分嗎?多細分幾次精度或者說分辨率不就高了嗎?
如果這么想,好像也不用費心用50齒轉(zhuǎn)子做1.8°步距角,做個30°步距角去細分不就行了。實際上啊,這個步距角可以看做是步進電機的出廠分辨率,而細分呢,就是所謂的“抗鋸齒技術(shù)”(玩游戲的朋友應(yīng)該都知道哈)。步距角是電機本身的物理特性,是步進電機分辨率的“底層邏輯”。細分是通過控制電信號的強弱來實現(xiàn)的,從精度上看是無法得到保障的。從信號的角度講,步距角是通過電流的“通/斷”,即0/1,來實現(xiàn)的,屬于數(shù)字信號式的執(zhí)行;細分是通過電流的強弱變化來控制,屬于模擬信號式的執(zhí)行。
那么步距角為什么取決于定子繞組相數(shù)和定子極對數(shù),為什么是θ=360°/(2*P*Nr)呢,我們是這么理解的:

首先說定子相數(shù)P。定子有P個相,每個相有2個通電方向,因此定子基本磁場狀態(tài)的數(shù)量就是2P。例如:
單相定子,無論是2個繞組也好,4個繞組也好,2N個繞組也好,因為只有一根導線,所以只有A和A-兩個狀態(tài)。
兩相定子,不論是4個繞組、8個繞組、4N個繞組,因為只有兩根導線,所以有A/A-/B/B-四種磁場狀態(tài)。
為什么強調(diào)說是基本磁場狀態(tài)(只有單相勵磁時的磁場狀態(tài))呢,因為單相勵磁時轉(zhuǎn)子的位置才是步進電機的基本位置,而步距角是指兩個相鄰基本位置(切換一次定子繞組)的夾角。各相磁場疊加,可以通過調(diào)節(jié)電流制造出無數(shù)個疊加磁場狀態(tài),這是步進電機細分的基礎(chǔ)。利用細分原理可以將步長大幅縮小,但正如上文所解釋的,細分的步長并不是步距角。
當我們改變各相電流通斷和方向時,實際上是讓定子磁場的所有狀態(tài)依次進行變化。
例如:
單相:A>A->A;
雙相:A>B>A->B->A;
三相:A>B>C>A->B->C->A
對于永磁式和混合式步進電機,轉(zhuǎn)子上的NS極是交替分布的(N-S-N-S-N)。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中,經(jīng)歷一個NS極對的旋轉(zhuǎn)角度后又回歸了初始狀態(tài),因此在1個N-S-N(一個極對數(shù))的轉(zhuǎn)動過程中勢必會跟所有定子磁場狀態(tài)(2P個)依次達到平衡位置。
當步進電機轉(zhuǎn)子完成一個完整360°機械角的旋轉(zhuǎn)時,經(jīng)歷了2P*Nr個平衡位置,而相鄰平衡位置的夾角就是步進角。因此對于永磁式和混合式步進電機,步距角θ=360°/(2*P*Nr)就是這么來的。
那么對于VR型步進電機(可變磁阻型步進電機),轉(zhuǎn)子并非永磁體,而是帶齒的鐵磁體,利用磁阻最小原理來驅(qū)動。這種情況原理其實一樣,在經(jīng)歷一個齒槽結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)之后,轉(zhuǎn)子其實相當于又回到初始位置,在這個過程中轉(zhuǎn)子勢必也經(jīng)歷了所有定子磁場狀態(tài)(2P個)對應(yīng)的平衡位置。因此當步進電機轉(zhuǎn)子完成一個完整360°機械角的旋轉(zhuǎn)時,經(jīng)歷了2P*Nr個平衡位置(Nr在這里是轉(zhuǎn)子齒數(shù))。所以對于VR型步進電機,步距角也是θ=360°/(2*P*Nr)。
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