陳工189-6519-7730
基本原理
通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會(huì)帶動(dòng)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(gè)
角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)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(jī)就會(huì)
反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
1、特點(diǎn)
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(diǎn)，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(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。
因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。 感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可
以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。例如：四相，八相運(yùn)行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其
條件為C=,D=. 一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線
（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。
2、分類
感應(yīng)子式電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號(hào)（電機(jī)外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標(biāo)準(zhǔn)），
而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。
3、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)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(gè)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(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即
A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
(3)步距角：對應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）
=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。
(4)定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）
(5)靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)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(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。
4、動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語：
(1)步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。
(2)失步： 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。
(4)最大空載起動(dòng)頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率
(5)最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。
(6)運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測試條件下測得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)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(dòng)頻率特性等。 電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越
大，即電機(jī)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(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)
電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。
(7)電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大
，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。
(8)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制： 當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA或()時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A-CD-BC-AB或()時(shí)為反轉(zhuǎn)。
發(fā)展趨勢
《中國步進(jìn)電機(jī)制造行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報(bào)告前瞻》顯示我國電機(jī)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(jī)制造行業(yè)開始向規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化
方向發(fā)展，而大中型電機(jī)制造行業(yè)卻向單機(jī)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(jìn)步。新能源的快速發(fā)展帶動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速增長，我國電機(jī)行業(yè)發(fā)
展前景廣闊。同時(shí)，筆者認(rèn)為高效節(jié)能也是整個(gè)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢，小電機(jī)制造業(yè)的將會(huì)沿三大走向發(fā)展。
一、專業(yè)化、特殊化、個(gè)性化
隨著電機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，電機(jī)產(chǎn)品的外延和內(nèi)涵也不斷拓展，電機(jī)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(gè)領(lǐng)域。電機(jī)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(jī)分別用于不同負(fù)載類型、不同使用場合的局面。電機(jī)正向?qū)Ｓ眯浴⑻厥庑浴�(gè)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(jī)廠、防爆電機(jī)廠、微特電機(jī)廠等，而企業(yè)是否具有非標(biāo)準(zhǔn)化定制的適應(yīng)能力，是衡量一個(gè)企業(yè)未來發(fā)展?jié)摿Φ闹匾矫妗?br />
二、產(chǎn)品單機(jī)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)模化方向發(fā)展，拖動(dòng)大型機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率也隨之越來越大，高電壓等級(jí)、大容量、高性能電機(jī)
成為最重要的方向。對于各種軋機(jī)、電站輔機(jī)、高爐風(fēng)機(jī)、鐵道牽引、軌道交通、艦船動(dòng)力、排灌用泵等傳動(dòng)用的大型交、直流電動(dòng)機(jī)，單機(jī)容量不斷擴(kuò)大，品種也不斷增多。這也促使電機(jī)
生產(chǎn)企業(yè)紛紛向高壓大中型電機(jī)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(gè)步進(jìn)電機(jī)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(bào)告形的分布。目前，電機(jī)行業(yè)市場化程度高，電機(jī)企業(yè)數(shù)量眾
多，整個(gè)行業(yè)處于整合、優(yōu)化的變革過程當(dāng)中。微型電機(jī)、大型電機(jī)(包括部分特種電機(jī))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(gè)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(jī)、小中型電機(jī)處于整個(gè)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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