background image

  步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机
电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。可是在人类社会
进入自动化时代的今天,传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运
动控制系统的要求。为适应这些要求,发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统,其中
较有自己特点,且应用十分广泛的一类便是步进电动机。
  
  步进电动机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电动机在计算机外围设备中取代小
型直流电动机以后,使其设备的性能提高,很快地促进了步进电动机的发展。另一方面,微
型计算机和数字控制技术的发展,又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其
他领域,如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。
  
  任何一种产品成熟的过程,基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。现在,步进电
动机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式和爪极结构的永磁式三类。爪极电机价格
便宜,性能指标不高,混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机,由于混合式步进电动机
具有控制功率小,运行平稳性较好而逐步处于主导地位。最典型的产品是二相

8 极 50 齿的

电动机,步距角

1.8°/0.9°(全步/半步); 还有五相 10 极 50 齿和一些转子 100 齿的二相

和五相步进电动机,五相电动机主要用于运行性能较高的场合。到目前,工业发达国家的磁
阻式步进电动机已极少见。
  
  步进电动机最大的生产国是日本,如日本伺服公司、东方公司、

SANYO DENKI 和

MINEBEA 及 NPM 公司等,特别是日本东方公司,无论是电动机性能和外观质量,还是生
产手段,都堪称是世界上最好的。现在日本步进电动机年产量(含国外独资公司)近

2 亿台。

  
  德国也是世界上步进电动机生产大国。德国

B.L.公司 1994 年五相混合式步进电动机专

利期满后,推出了新的三相混合式步进电动机系列,为定子

6 极转子 50 齿结构,配套电流

型驱动器,每转步数为

200、400、1000、2000、4000、10000 和 20000,它具有通常的二相和五

相步进电动机的分辨率,还可以在此基础上再

10 细分,分辨率提高 10 倍,这是一种很好

的方案,充分运用了电流型驱动技术的功能,让三相电动机同时具有二相和五相电动机的
性能。
  
  与此同时,日本伺服公司也推出了他们的三相混合式步进电动机。该公司阪正文博士研
制了三种不同的永磁式三相步进电动机,即

HB 型(混合式)、RM 性(定子和混合式相似,

转子则同永磁式环形磁铁相似)和爪极

PM 型。将三相步进电动机同二相步进电动机进行比

较后显示:
  
  ⑴在获得小步距角方面,三相电动机比二相电动机要好。
  
  ⑵三相电动机的两相励磁最大保持力矩为

√3T1(T1 为单相励磁转矩),而二相电动

机为

 

√2T1,所以三相电动机的合成力矩大。

  
  ⑶三相电动机的转矩波动比二相电动机要小。
  
  ⑷三相电动机连续

2 步用于半步的转矩差比二相电动机的要小。