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步进电机是一种特殊类型的电机，具有精确运动控制和准确定位的特点。

它们通常用于对精度和可重复性要求极高的应用场合。

下面将为您介绍步进电机的工作模式、控制系统、应用类型和领域概述，以及它们的优缺点。

步进电机的工作原理

步进电机通过电脉冲控制以固定的角度步进运动。每个脉冲使转子移动一定的角度。
在这种情况下，步进电机使用全步进、半步进和微步进等术语。例如，1.8° 的全步进电机有 200 个独立位置，可旋转 360°。360:200=1.8.0.9° 半步电机在 360° 旋转过程中可实现 400 个独立位置。360:400=0.9.利用复杂的电机控制，微型步进电机可实现全步进的 1/5、1/10、1/16、1/32、1/125 和 1/250 步。

步进电机的控制：

步进电机需要特殊的控制器，通常称为步进电机控制器或驱动器。这些控制器产生控制电机运动所需的电脉冲，可以是模拟的，也可以是数字的。
步进分辨率可通过微步进提高，从而使运动更平滑，精度更高。
在某些情况下，使用反馈回路（闭环）可确保电机不丢步并保持准确位置。

步进电机的类型：

1.磁阻步进电机：
磁阻步进电机的转子由齿形软铁芯组成。使用这种材料，当定子电流关闭时，磁场就会消失。当电流接通时，磁通流过转子的软铁芯。转子旋转是因为最近的转子齿被齿形定子（电机的固定不动部分）吸引，从而减小了磁阻。由于磁阻步进电机不包含任何永久磁铁，因此与永磁步进电机不同，它在电流关闭时没有齿槽转矩。

2.永磁步进电机：
在永磁步进电机中，定子由软铁组成，转子由具有交替南北极的永久磁铁组成。定子磁场用于对齐永磁转子，从而产生旋转运动。永磁步进电机的极数（因此分辨率）有限。与磁阻步进电机相比，永磁步进电机的一个优点是扭矩更大。较大的感应冲程（内部磁场从 -Bmax 到 +Bmax）会产生较大的磁力，从而产生较大的扭矩。原则上，永磁步进电机是一种通过增加磁极对数来提高分辨率的同步电机。

3.混合式步进电机：
混合式步进电机结合了磁阻步进电机和永磁步进电机的特性。混合式步进电机的定子具有多个齿形定子磁极和一个永磁转子。标准混合式步进电机有 200 个转子齿，每个转子齿的步进角为 1.8°。混合式步进电机具有很高的静态和动态转矩以及很高的步进速度，因此应用广泛。

4.盘磁步进电机：
盘式磁铁步进电机是一种先进的微步电机，与其他类型的步进电机相比，具有更高的动态电机性能、更精细的步进分辨率和更高的加速度。与传统步进电机相比，薄盘磁铁可实现更精细的步进分辨率、更高的加速度和更高的峰值速度。碟形磁铁电机特别适合需要步进电机的精度和无刷直流电机的速度和加速度的应用。与伺服解决方案相比，闭合控制回路具有成本效益优势。

步进电机的应用领域：

步进电机适用于许多不同的运动控制应用。它们通常用于需要精确定位的领域：

1.工业制造技术：
例如，在数控铣床中用于控制铣刀沿 X、Y 和 Z 轴的运动、

2.3D 打印机：
三维打印机：在三维打印机中，精确移动挤出机和打印平台。

3.机器人
机械臂的关节通常由步进电机驱动，以确保精确运动。

4.控制和自动化：
步进电机广泛应用于工业控制系统，如控制阀门和传送带。

5.光学系统：
在望远镜和显微镜中使用步进电机来微调透镜和反射镜的位置。

6.医疗技术：
步进电机可用于需要精确运动的医疗设备，如注射泵或配料设备。

步进电机的优点：

• 由于步进运动固定，步进电机可以非常精确地接近位置，而无需编码器等反馈系统。
• 它们由简单的脉冲序列控制，便于集成到电子系统中。
• 即使在低速时也能获得极高的扭矩。
• 由于扭矩大，启动速度快，由于保持扭矩大，停止方便。这使得快速改变旋转方向成为可能。启动-停止特性的简单设计对许多应用也非常重要。
• 另一个重要的优点是电机控制简单。

步进电机的缺点：

• 在过载或供电不足的情况下，步进电机可能会丢步，从而导致误差。
• 在某些速度下，步进电机会产生共振，从而导致振动和噪音。
• 步进电机在静止时也会消耗功率，从而增加能耗。

步进电机是一种多功能、可靠的驱动装置，在许多精确和高要求的应用中不可或缺。要充分利用这项技术，选择合适的电机和精心挑选控制器至关重要。

下面将概述购买步进电机时需要注意的最重要标准：

在购买步进电机时，有几个重要因素需要考虑，以确保电机适合相关应用。

• 步距角表示电机轴每走一步移动多少度。步距角越小，分辨率越高，因此运动越精确。对于精度要求较高的应用，步距角越小越好。
• 保持力矩是指电机在静态位置所能保持的最大力矩。如果电机需要承受重载，尤其是在静止状态下，较大的保持扭矩非常重要。
• 额定电流表示电机在满负荷情况下所需的电流，额定电压表示电机的工作电压。电机控制器（驱动器）必须支持这些参数。额定电流越高，功率越大，但也需要适当的冷却。
• 步频表示电机每秒可执行的步数。步频越高，运动速度越快，但也需要相应设计的控制电子元件。
• 编码器监控电机轴的位置，可用于精确控制。在需要反馈实际位置的应用中，编码器是必不可少的。
• 电机尺寸通常以 NEMA 格式（如 NEMA 17、NEMA 23）指定，用于描述电机的物理尺寸。尺寸应与应用的机械设计相匹配
• 轴的类型（光滑、扁平或螺纹）和直径决定了电机的机械连接方式。轴必须与所使用的齿轮箱或联轴器兼容。
• 单极和双极电机在绕组和电路类型上有所不同。双极电机通常扭矩更大，而单极电机更容易控制。
• 温度、湿度和灰尘等环境条件会影响电机的性能和使用寿命。电机应适合其运行的特定环境条件。
• 建议在选择电机时不仅要考虑价格，还要考虑质量和可靠性。

选择合适的步进电机在很大程度上取决于应用的具体要求。值得仔细检查技术数据，并在可能的情况下咨询专家，以做出最佳选择。

步进电机可以从不同的供应商处购买。有关世界各地步进电机制造商和供应商的全面信息，请访问Exportpages。