陳工189-6519-7730
基本原理
通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當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
感應子式與傳統(tǒng)的反應式相比，結構上轉(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。 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，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，四拍運行時應在5%之內(nèi)，八拍運行時應在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，一般工作點均應偏移共振區(qū)較多。
(8)電機正反轉(zhuǎn)控制： 當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)模化、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?、特殊性、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)設備也向著集成化、大型化、規(guī)?；较虬l(fā)展，拖動大型機械設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)化的變革過程當中。微型電機、大型電機(包括部分特種電機)由于技術難度高、前期投入較大、技術門檻較高，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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