什麼是混合式步進馬達? 相關
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兼具VR型和PM型馬達優點的步進馬達
- ・混合式步進馬達是兼具VR型和PM型馬達優點的步進馬達。 ・混合式步進馬達使用VR型結構來實現精細的步距角，並且可以透過與永磁體相結合來增加轉矩。 ・步進馬達透過切換兩對線圈的通電狀態（4步），可以使轉子旋轉一個齒距。
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什麼是混合式步進馬達?
如何選用步進馬達?
步進馬達的細分技術是什麼?
步進馬達的轉矩是多少?
- 概觀
- 基本介紹
- 簡介
- 概況
- 分類
- 參數
- 特點
- 常用術語
- 常見問題
- 主要套用
步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛套用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有套用。
步進馬達是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈衝信號，它就驅動步進馬達按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進馬達可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛套用於各種開環控制。
運動原理
步進馬達是行業中人士對“步進電機”的另一種稱呼，步進馬達是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，馬達的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數，而不受負載變化的影響，即給馬達加一個脈衝信號，馬達則轉過一個步距角。這一線性關係的存在，加上步進馬達只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進馬達來控制變的非常的簡單。 步進馬達是一種感應馬達，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進馬達供電，步進馬達才能正常工作，驅動器就是為步進馬達分時供電的，多相時序控制器 雖然步進馬達已被廣泛地套用，但步進馬達並不能象普通的直流馬達，交流馬達在常規下使用。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進馬達卻非易事，它涉及到機械、馬達、電子及計算機等許多專業知識。 步進馬達是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈衝信號，它就驅動步進馬達按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈衝個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈衝頻率來控制馬達轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
步進電機的分類
步進馬達分三種：永磁式（PM） ，反應式（VR）和混合式（HB）。 永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等已開發國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進馬達的套用最為廣泛。 步進馬達溫度過高首先會使馬達的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至於失步，因此馬達外表允許的最高溫度應取決於不同馬達磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進馬達外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
缺點
步進馬達低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可採用以下方案來克服： A.如步進馬達正好工作在共振區，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區； B.採用帶有細分功能的驅動器，這是最常用的、最簡便的方法； C.距角更小的步進馬達，如三相或五相步進馬達； D.換成交流伺服馬達，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高； E.在馬達軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產品，但機械結構改變較大。 步進馬達的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要目的是減弱或消除步進馬達的低頻振動，提高馬達的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。比如對於步進角為1.8° 的兩相混合式步進馬達，如果細分驅動器的細分數設定為4，那么馬達的運轉解析度為每個脈衝0.45°，馬達的精度能否達到或接近0.45°，還取決於細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。 步進馬達以其顯著的特點，在數位化製造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數位化技術的發展以及步進馬達本身技術的提高，步進馬達將會在更多的領域得到套用。
現較常用的步進馬達有反應式步進馬達（VR）、永磁式步進馬達（PM）、混合式步進馬達（HB）和單相式步進馬達等。其中，永磁式步進馬達一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進馬達一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進馬達的轉子磁路由軟磁材料製成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩；混合式步進馬達是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進馬達的套用最為廣泛，也是本次細分驅動方案所選用的步進馬達。
電機固有步距角：它表示控制系統每發一個步進脈衝信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。
步進馬達的相數：是指電機內部的線圈組數，常用的有二相、三相、四相、五相步進馬達。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進馬達來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器，則‘相數’將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。
保持轉矩（HOLDINGTORQUE）：是指步進馬達通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進馬達最重要的參數之一，通常步進馬達在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進馬達的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進馬達最重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進馬達，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進馬達。
DETENTTORQUE：是指步進馬達沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENTTORQUE在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由於反應式步進馬達的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。
1．一般步進馬達的精度為步進角的3-5%，且不累積。
2．步進馬達外表允許的最高溫度較低。
步進馬達溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至於失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決於不同電機磁性材料的退磁點。
3．步進馬達的力矩會隨轉速的升高而下降。
當步進馬達轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或角速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。
4．步進馬達低速時可以正常運轉,但若高於一定速度就無法啟動,並伴有嘯叫聲。
步距角：每輸入一個電脈衝信號時轉子轉過的角度稱為步距角。步距角的大小可以直接影響電機的運行精度；
保持轉矩：是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如，當人們說2Nm的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2Nm的步進電機；
定位轉矩：定位轉矩是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有定轉矩；
空載啟動頻率：指步進電機能夠不失步啟動的最高脈衝頻率；
啟動矩頻特性：在給定的驅動條件下，負載慣量一定時，啟動頻率與負載轉矩之間的關係稱為啟動矩頻特性，又稱牽入特性。
運行矩頻特性：在負載慣量不變時，運行頻率與負載轉矩之間的關係稱為運行矩頻特性，又稱牽出特性；
1、現象：電機低速時振動或失步，高速時正常：這是驅動電壓過高引起。電機低速時正常，高速時失步：這是驅動電壓過低引起。電機長時間低速運轉無發熱現象（電機正常工作時可高達70至80度）驅動電流過小時，電機工作時過熱：驅動電流過大的原因。
解決方法：調節驅動器電流、驅動電壓或更換驅動器。
2、現象：電機低速或高速時不轉動或者失步；負載過大。電機起動或停止時有失步或振動；電機出力過大。
解決方法：調節驅動器電流或更換電機。
3、兩相與三相步進電機步距角分別是多少？
兩相步進電機步距角為1.8度，三相步距角為1.2度。
步進電機的選擇
步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。 1、步距角的選擇 電機的步距角取決於負載精度的要求，將負載的最小解析度（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等於或小於此角度。市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。 2、靜力矩的選擇 步進電機的動態力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恆速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。 3、電流的選擇 靜力矩一樣的電機，由於電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流。
套用中的注意點
1、步進電機套用於低速場合---每分鐘轉速不超過1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低； 2、步進電機最好不使用整步狀態，整步狀態時振動大； 3、由於歷史原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值 ，可根據驅動器選擇驅動電壓（建議：57BYG採用直流24V-36V，86BYG採用直流50V,110BYG採用高於直流80V），當然12伏的電壓除12V恆壓驅動外也可以採用其他驅動電源， 不過要考慮溫升； 4、轉動慣量大的負載應選擇大機座號電機； 5、電機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作速度起動，而採用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度； 6、高精度時，應通過機械減速、提高電機速度,或採用高細分數的驅動器來解決，也可以採用5相電機，不過其整個系統的價格較貴，生產廠家少，其被淘汰的說法是外行話； 7、電機不應在振動區內工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決； 8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應採用小電流、大電感、低電壓來驅動； 9、應遵循先選電機後選驅動的原則。
基本介紹. 中文名 ：混合式步進電機. 外文名 ：Hybrid stepping motor. 別稱 ：永磁反應式步進電機. 優點 ：步進角度小、精度高. 分類 ：兩相、三相和五相. 學科 ：電機工程. 產品介紹. 步進電機的原始模型起源於1830年至1860年間世紀年代後期，隨著永磁材料和半導體技術的發展，步進電機很快的發展並成熟起來。 20世紀60年代後期我國開始研究和製造步進電機。 從那時到60年代末，主要是高校和科研院所為研究一些裝置而開發的少量產品。 70年代初開始，生產和研究才有所突破。 70年代中期至80年代中期進入發展階段，各種高性能產品不斷被開發出來。
步進馬達(Stepping Motor )乃是1920年於”可立即轉動及停止 可立即轉動及停止”與”能快速正確到能快速正確到達目的位置達目的位置”的兩項需求下所誕生. 步進馬達,又叫脈波馬達(脈波馬達Pulse Motor),因為步進馬達最大的特徵是具有依靠脈波脈波電力來產生旋轉透過控制脈波電力,可控制旋轉的特性. 輸入脈波數與旋轉角成正比,旋轉速度與輸入頻率. , 成正比,這兩個特性使步進馬達能以數位信號構成. 開放回路(開放回路Open Loop)控制控制,便能達成一定程度定定. 位位的功能. 前言. 步進馬達的發展背景. 基礎基礎. 磁阻力. 磁力線有走最小磁阻之路徑的趨勢. 如左圖,可自由轉動之金屬轉子(非磁鐵),因磁場作用的關係而沿著磁力線方向靜止不動。
步進馬達 （英語： Stepper motor 、 Step motor ）是 直流無刷電動機 的一種，為具有如 齒輪 狀突起（小齒）相鍥合的定子和轉子，可藉由切換流向定子線圈中的電流，以一定角度逐步轉動的 馬達 。 步進馬達的特徵是採用 開迴路控制 （Open-loop control）處理，不需要運轉量 感測器 （sensor）或 編碼器 ，且切換電流觸發器的是 脈衝 信號，不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置，所以步進電機可正確地依比例隨脈沖信號而轉動，因此達成精確的位置和速度控制，且穩定性佳。 歷史 [ 編輯] 1923年，James Weir French發明三相可變磁阻型（Variable reluctance），此為步進馬達前身。 構造 [ 編輯]
依構造上的差異，步進馬達可分成三大類：. (1) 可變磁阻式【Variable Reluctance Type】步進馬達，簡稱 VR 型步進馬達。. (2) 永久磁鐵式【Permanent Magnet Type】步進馬達，簡稱 PM 型步進馬達。. (3) 混合式【Hybrid Type】步進馬達，簡稱 HB 型步進馬達。. 2‐2 驅動上的分類 ...
何謂混合式控制系統αSTEP. 馬達的種類. 步進馬達種類除標準型外，還有附電磁剎車型以及各種減速機型。 可根據用途必要的功能、性能選擇。 在此介紹代表範例。 標準型. 容易使用的基本型。 備有各種尺寸的馬達。 高轉矩型. 在轉子與定子的小齒間插入永久磁鐵，實現高轉矩、高響應。 與同等尺寸的標準型相比，轉矩大幅提升。 高解析度型. 馬達基本解析度為標準型2倍的產品。 可得到高定位精度與振動減低的效果。 附編碼器型. 可監視現在位置或檢知位置差距等。 例如，比較現在位置與指令位置，藉此確認馬達的正常動作。 附電磁剎車型. 馬達與無激磁作動型電磁剎車之組合產品。 發生停電等意外時能保持負載，預防落下。 停止對馬達供電將失去自我保持力， 上下驅動時或有外力的場合，就無法保持停止位置。
