隨著生產(chǎn)過程機(jī)械化、電氣化和自動化的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的特種電動機(jī)。這些電動機(jī)的工作原理，一般與普通的異步電動機(jī)和直流電動機(jī)的基本原理近似，但是它們在性能、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝上各有其特殊性，多用于自動控制過程中。一般來說，這些電動機(jī)的功率不大，小的只有幾分之一瓦，大的也不過幾十瓦或幾百瓦，屬于微型電動機(jī)的范圍。

步進(jìn)電動機(jī)

一般電動機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進(jìn)電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的，故叫步進(jìn)電動機(jī)。每輸入一個沖信號，該電動機(jī)就轉(zhuǎn)過一定的角度（有的步進(jìn)電動機(jī)可以直接輸出線位移，稱為直線電動機(jī)）。因此步進(jìn)電動機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移）的執(zhí)行元件。

步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步。由于輸入的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動機(jī)。

隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展，步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用將逐漸擴(kuò)大。

步進(jìn)電動機(jī)的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和激勵式兩種；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。

圖1 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖1是反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，它的定子具有均勻分布的六個磁極，磁極上繞有繞組。兩個相對的磁極組成一組，聯(lián)法如圖所示。 下面介紹反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)單三拍、六拍及雙三拍通電方式的基本原理。

一、單三拍通電方式的基本原理

設(shè)A相首先通電（B、C兩相不通電），產(chǎn)生A-A′軸線方向的磁通，并通過轉(zhuǎn)子形成閉合回路。這時A、A′極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊A、A′極的位置（圖2a）；接著B相通電（A、C兩相不通電），轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)過30°，它的齒和C、C′極對齊（圖2c）。不難理解，當(dāng)脈沖信號一個一個發(fā)來時，如果按A→C→B→A→…的順序通電，則電機(jī)轉(zhuǎn)子便逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為單三拍方式。

圖2 單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置二、六拍通電方式的基本原理

設(shè)A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子A、A′對齊（圖3a）。然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相。這時定子B、B′極對轉(zhuǎn)子齒2、4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是A、A′極繼續(xù)拉住齒1、3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。這時轉(zhuǎn)子的位置如圖3b所示，即轉(zhuǎn)子從圖(a)位置順時針轉(zhuǎn)過了15°。接著A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時轉(zhuǎn)子齒2、4和定子B、B′極對齊（圖c），轉(zhuǎn)子從圖(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖3d所示。這樣，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的順序輪流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角15°。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進(jìn)了一個齒距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的順序通電，則電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為六拍方式。

三、雙三拍通電方式的基本原理

如果每次都是兩相通電，即按A、B→B、C→C、A→A、B→…的順序通電，則稱為雙三拍方式，從圖3b，和圖3d可見，步距角也是30°。因此，采用單三拍和雙三拍方式時轉(zhuǎn)子走三步前進(jìn)了一個齒距角，每走一步前進(jìn)了三分之一齒距角；采用六拍方式時，轉(zhuǎn)子走六步前進(jìn)了一個齒距角，每走一步前進(jìn)了六分之一齒距角。因此步距角θ可用下式計算：

θ＝360°/(Zr×m)

式中Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m是運(yùn)行拍數(shù)。

一般步進(jìn)電動機(jī)最常見的步距角是3°或1．5°。由上式可知，轉(zhuǎn)子上不只4個齒（齒距角90°），而有40個齒（齒距角為9°）。為了使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊，兩者的齒寬和齒距必須相等。因此，定子上除了6個極以外，在每個極面上還有5個和轉(zhuǎn)子齒一樣的小齒。步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖由上面介紹可知，步進(jìn)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、精確度高、起動靈敏、停車準(zhǔn)確等性能。此外，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定于電脈沖頻率，并與頻率同步。

四、步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源

步進(jìn)電動機(jī)需配置一個專用的電源供電，電源的作用是讓電動機(jī)的控制繞組按照特定的順序通電，即受輸入的電脈沖控制而動作，這個專用電源稱為驅(qū)動電源。步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動電源是一個互相聯(lián)系的整體，步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能是由電動機(jī)和驅(qū)動電源兩者配合所形成的綜合效果。

1、對驅(qū)動電源的基本要求

（1）驅(qū)動電源的相數(shù)、通電方式和電壓、電流都工滿足步進(jìn)電動機(jī)的需要；

（2）要滿足步進(jìn)電動機(jī)的起動頻率和運(yùn)行頻率的要求；

（3）能最大限度地抑制步進(jìn)電動機(jī)的振蕩；

（4）工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；

（5）成本低、效率高、安裝和維護(hù)方便。