步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号,转子就转动一个角度或前进一步,其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。因此,步进电动机又称脉冲电动机。
步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是,它接收数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低,几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。
步进电机的基本原理
步进电机是一种用电脉冲进行控制,将电脉冲(数字信号)转化为角位移的执行机构。
通常步进电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为"步距角"),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
步进电机输出的角位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比,改变绕组通电的顺序,电机就会反转。
步进电机的特性
1、 精准的位置控制
依照输入脉冲的数量,确定轴转动的角度。位置误差非常小(小于1/10度),且不累积。
2、精确的转速
步进电机的转速取决于输入电脉冲的频率,可以实现精确控制和方便调节。因此被广泛地应用于各种运动控制领域。
3、 正向/反向转动,急停及锁定功能
在整个速度范围内都可以实现对电机力矩和位置的有效控制,包括静力矩。在电机锁定状态下(电机绕组中存在电流,而外部没有旋转的脉冲指令输入),仍然保持一定的力矩输出。