第三节步进电动机及其驱动
一、步进电机的特点与种类1步进电机的特点
步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。步进电动机具有以下特点：
工作状态不易受各种干扰因素如电压波动、电流大小与波形变化、温度等的影响；
步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”；
由于可以直接用数字信号控制，与微机接口比较容易；控制性能好在起动、停止、反转时不易“丢步”；不需要传感器进行反馈，可以进行开环控制；缺点是能量效率较低。就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，可将其分为以下三种：（1）可变磁阻VRVariableRelucta
ce也叫反应式步进电动机（2）永磁PMPerma
e
tMag
et型（3）混合HBHybrid型（1）可变磁阻VRVariableRelucta
ce结构原理：该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动，故又称作反应式步进电动机。其结构原理如图35定子1上嵌有线圈，转子2朝定子与转子之间磁阻最小方向转动，并由此而得名可变磁阻型。
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f图36可变式阻步进电机可变磁阻步进电机的特点：
反应式电动机的定子与转子均不含永久磁铁，故无励磁时没有保持力；需要将气隙作得尽可能小，例如几个微米；结构简单，运行频率高，可产生中等转矩，步距角小（0099°）制造材料费用低；有些数控机床及工业机器人上使用。（3）混合HBHybrid型结构原理这类电机是PM式和VR式的复合形式。其定子与VR类似，表面制有小齿，转子由永磁铁和铁心构成，同样切有小齿，为了减小步距角可以在结构上增加转子和定子的齿数。其结构如图37所示。混合式步进电机特点HB兼有PM和VR式步进电机的特点：步距角可以做得较小0936°；无励磁时具有保持力；可以产生较大转矩，应用较广。
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f拍从一相通电换接到另一相通电称为一拍。三相单三拍：通电方式ABCA→…，步距角为30度三相双三拍：通电方式AB→BC→CA→AB→…，步距角为30°三相六拍：通电方式A→AB→B→BC→C→CA→A→…，步距角为l5°（见图39）。
二、步进电机的工作原理步进电动机的步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越高。通常r