步進(jìn)電機(jī)的類型

永磁步進(jìn)電機(jī)

永磁 (PM) 步進(jìn)電機(jī)是一種具有凸極的步進(jìn)電機(jī)，其定子繞組集中在極上，永磁體由高保持力鋼制成。該步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)子上有兩個(gè)磁極，在定子上有四個(gè)磁極。

在永磁步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行中，磁極根據(jù)繞組的勵(lì)磁與定子磁極對(duì)齊。該電機(jī)可在低速水平下產(chǎn)生高扭矩。在兩相永磁步進(jìn)電機(jī)中，定子繞組 A 和 B 可以通過四種不同的方式進(jìn)行電勵(lì)磁。 

可變磁阻步進(jìn)電機(jī)

可變磁阻（VR）步進(jìn)電機(jī)是一種轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，定子由繞制線圈組成的步進(jìn)電機(jī)。制定線圈通電的特定順序以使步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行小步旋轉(zhuǎn)。反過來，這可以控制電機(jī)速度和位置。

以下是可變磁阻步進(jìn)電機(jī)的一些關(guān)鍵特性。

磁阻：轉(zhuǎn)子中的磁阻是VR步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)特性之一。該磁阻是定子中的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子中的磁場(chǎng)的阻力或?qū)沟牧慷取．?dāng)轉(zhuǎn)子線圈通電時(shí)，轉(zhuǎn)子中的磁阻使其旋轉(zhuǎn)，使得 VR 步進(jìn)電機(jī)反應(yīng)靈敏，能夠在低速下產(chǎn)生高扭矩。

步數(shù)分辨率：步數(shù)分辨率是VR步進(jìn)電機(jī)的另一個(gè)特性，它決定了每轉(zhuǎn)的步數(shù)和定子線圈的數(shù)量。VR步進(jìn)電機(jī)的分辨率相對(duì)低于其他步進(jìn)電機(jī)，但可以在低速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生高扭矩。

簡(jiǎn)單、緊湊的設(shè)計(jì)：與其他步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)相比，VR步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)緊湊、簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈儾恍枰⊥恋V物，使其更具成本效益。

 混合式步進(jìn)電機(jī)

這種類型的步進(jìn)電機(jī)集合了 VR 和 PM 步進(jìn)電機(jī)的特性。這種組合使其控制和定位更加。

以下是混合式步進(jìn)電機(jī)的一些關(guān)鍵特性；

步進(jìn)分辨率： 混合電機(jī)的分辨率低于永磁步進(jìn)電機(jī)的分辨率，但高于 VR 步進(jìn)電機(jī)的分辨率，因此適合高精度和精密應(yīng)用。

扭矩輸出：扭矩是旋轉(zhuǎn)力的量度。混合式步進(jìn)電機(jī)可以在低速下產(chǎn)生高扭矩，使其適合重型和精密操作。

選擇合適的步進(jìn)電機(jī)

需要考慮的因素

選擇合適的電機(jī)意味著要考慮一些重要因素，以確保電機(jī)滿足您的特定要求。

步數(shù)精度： 這是每轉(zhuǎn)步數(shù)和電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的度量。高步進(jìn)精度對(duì)于機(jī)器人等高精度應(yīng)用至關(guān)重要。

扭矩： 這是電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的力。重載運(yùn)行時(shí)會(huì)施加更高水平的扭矩。這些扭矩水平 也適合快速加速和減速。

速度： 這是步進(jìn)電機(jī)可以旋轉(zhuǎn)的速率。可以根據(jù)您的應(yīng)用或要求選擇速度。低速電機(jī)精度更高。

尺寸和重量：這兩個(gè)是在有限空間應(yīng)用或需要便攜式電機(jī)的情況下需要考慮的關(guān)鍵因素。 

計(jì)算

步進(jìn)電機(jī)計(jì)算對(duì)于確定電機(jī)針對(duì)特定應(yīng)用的性能和適用性至關(guān)重要。這些計(jì)算可以幫助工程師在電機(jī)和控制系統(tǒng)中做出正確的選擇，以獲得性能。

步距角計(jì)算： 步距角是轉(zhuǎn)子每一步的角位移，以度表示。要計(jì)算步距角，請(qǐng)確定每轉(zhuǎn)的步數(shù)和定子極數(shù)。

扭矩計(jì)算： 步進(jìn)電機(jī)中旋轉(zhuǎn)力的測(cè)量可以通過將摩擦扭矩 (Tf) 與慣性扭矩 (Ti) 相加來確定。

因此總扭矩可以表示為：

T=Tf+TiT=Tf+Ti

為了確定摩擦力Tf，使用以下表達(dá)式；$Tf=F\text{乘}以r$

其中 F 是移動(dòng)負(fù)載所需的力，r 是旋轉(zhuǎn)半徑。

計(jì)算慣性扭矩Ti可以用下式表示

$Ti=I\left(\frac{\omega }{t}\right)\pi \theta K$

其中I為電機(jī)的慣性負(fù)載

t 是以秒為單位的時(shí)間

是每秒的步數(shù)

是步距角

K 是一個(gè)常數(shù)

步進(jìn)電機(jī)中的扭矩也可以使用電流I、轉(zhuǎn)子半徑r 和扭矩常數(shù) Kt 來計(jì)算。扭矩由以下等式表示

$$T=\frac{Kt?I}{2\pi r}$$

保持扭矩計(jì)算：這是施加到轉(zhuǎn)子而不引起其旋轉(zhuǎn)的扭矩。可以表示為：

$$Th=\frac{Vm?N}{2\pi r}$$

其中 Vm 是磁通密度

N 是定子匝數(shù)

諧振頻率：這是 系統(tǒng)以其固有頻率運(yùn)行時(shí)的振蕩頻率。可以表示為：

$$f=\frac{1}{2}\pi ?\sqrt{\frac{Kt}{J}}$$

其中 f 是諧振頻率

Kt 是扭矩常數(shù)

J是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

磁阻：定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相反的測(cè)量可以使用以下公式計(jì)算：

$$Rm=\frac{\mu L}{A}$$

其中 Rm 是磁阻

L是轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度

A是轉(zhuǎn)子的橫截面積

步進(jìn)電機(jī)要點(diǎn)

以下是本文中需要注意的要點(diǎn)的摘要。

步進(jìn)電機(jī)是一種以較小的增量旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)的定位和控制。

步進(jìn)電機(jī)有永磁電機(jī)、可變磁阻電機(jī)和混合電機(jī)。

步進(jìn)精度、速度、扭矩、尺寸和重量是選擇合適的步進(jìn)電機(jī)時(shí)需要考慮的因素。

步進(jìn)電機(jī)涉及的計(jì)算包括：步距角、扭矩、磁阻和共振頻率計(jì)算。

計(jì)算公式

扭矩為

$$T=\frac{Kt?I}{2\pi r}$$

保持扭矩為

$$Th=\frac{Vm?N}{2\pi r}$$

磁阻為

$$Rm=\frac{\mu L}{A}$$

共振頻率為

$$f=\frac{1}{2}\pi ?\sqrt{\frac{Kt}{J}}$$