陳工189-6519-7730
基本原理
通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個
角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會
反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。
1、特點
感應(yīng)子式與傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。
因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機。一個四相電機可
以作四相運行，也可以作二相運行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其
條件為C=,D=. 一個二相電機的內(nèi)部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態(tài)特點，往往將其外部接線為八根引線
（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。
2、分類
感應(yīng)子式電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標準），
而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標準。
3、步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語
(1)相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。
(2)拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即
A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
(3)步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）
=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。
(4)定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）
(5)靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，
與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。
4、動態(tài)指標及術(shù)語：
(1)步距角精度： 步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。
(2)失步： 電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。
(3)失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。
(4)最大空載起動頻率： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率
(5)最大空載的運行頻率： 電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。
(6)運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如下圖所示： 其它特性
還有慣頻特性、起動頻率特性等。 電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越
大，即電機的頻率特性越硬。 如下圖所示： 其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動
電壓，使采用小電感大電流的電機。
(7)電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大
，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。
(8)電機正反轉(zhuǎn)控制： 當(dāng)電機繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或()時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DA-CD-BC-AB或()時為反轉(zhuǎn)。
發(fā)展趨勢
《中國步進電機制造行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報告前瞻》顯示我國電機產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，特別是改革開放20多年以來的快速發(fā)展，小電機制造行業(yè)開始向規(guī)?；?、標準化和自動化
方向發(fā)展，而大中型電機制造行業(yè)卻向單機容量不斷增大、要求特殊化、多樣化、定制化的方向發(fā)展。取得了長足進步。新能源的快速發(fā)展帶動了步進電機產(chǎn)業(yè)的迅速增長，我國電機行業(yè)發(fā)
展前景廣闊。同時，筆者認為高效節(jié)能也是整個電機行業(yè)的發(fā)展趨勢，小電機制造業(yè)的將會沿三大走向發(fā)展。
一、專業(yè)化、特殊化、個性化
隨著電機行業(yè)的不斷發(fā)展，電機產(chǎn)品的外延和內(nèi)涵也不斷拓展，電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石化、煤炭、礦山、建材、造紙、市政、水利、造船、港口裝卸等各個領(lǐng)域。電機的通用性
逐漸向?qū)Ｓ眯苑较虬l(fā)展，打破了過去同樣的電機分別用于不同負載類型、不同使用場合的局面。電機正向?qū)Ｓ眯浴⑻厥庑?、個性化方向發(fā)展。國內(nèi)很多企業(yè)也在向?qū)I(yè)化企業(yè)轉(zhuǎn)型，如煤礦電
機廠、防爆電機廠、微特電機廠等，而企業(yè)是否具有非標準化定制的適應(yīng)能力，是衡量一個企業(yè)未來發(fā)展?jié)摿Φ闹匾矫妗?br />
二、產(chǎn)品單機容量不斷增大
隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步增大，與之相配套的生產(chǎn)設(shè)備也向著集成化、大型化、規(guī)?；较虬l(fā)展，拖動大型機械設(shè)備的電動機功率也隨之越來越大，高電壓等級、大容量、高性能電機
成為最重要的方向。對于各種軋機、電站輔機、高爐風(fēng)機、鐵道牽引、軌道交通、艦船動力、排灌用泵等傳動用的大型交、直流電動機，單機容量不斷擴大，品種也不斷增多。這也促使電機
生產(chǎn)企業(yè)紛紛向高壓大中型電機行業(yè)靠攏，以提高自身競爭力。
三、資源向優(yōu)勢企業(yè)集中
技術(shù)水平?jīng)Q定利潤水平和競爭者數(shù)量從整個步進電機行業(yè)來講，平均利潤水平呈U形分布，競爭者數(shù)量呈倒U家用電器相關(guān)研究報告形的分布。目前，電機行業(yè)市場化程度高，電機企業(yè)數(shù)量眾
多，整個行業(yè)處于整合、優(yōu)化的變革過程當(dāng)中。微型電機、大型電機(包括部分特種電機)由于技術(shù)難度高、前期投入較大、技術(shù)門檻較高，處于整個U型曲線的最高端，平均利潤水平較高、競
爭者數(shù)量較少;小功率電機、小中型電機處于整個U型曲線的中間，競爭者數(shù)量較多，平均利潤水平較低。
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