1、 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 步进电机的综述 摘要： 本文介绍步进电机的定义，发展历史和国内外的状况，以及他自身的优越性，介绍在电气自动化，数字电路控制，微步驱动技术的运用，以及它的发展趋势。 关键词： 步进电机；电气自动化；数字控制；发展趋势 课程背景 步进电机是一种将数字脉冲信号转换成机械位移或者线位移的数模转换元件。它只有在专用的脉冲电源供电下进行，其转子的角位移量，与输入脉冲数严格成正比 1。尽管每走一步的步距角存在一定的误差，然而，连续旋转一周后，其累计误差为零。另外，步进电机动态响应快，控制 性能好，使它和驱动控制器组成的开环数控系统，既有较高的控制精度，良好的 控制，又
2、能稳定可靠的工作，使之成为各种电机中的首选 2。 研究现状 步进电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 3。传统的电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经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。为了适应这些要求，发展了一系列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机。步进 电机的应用参透到数字控制的各个领域，尤其在数控机械中广泛利用其开环控制的特点 4。近几十年来，步进电机在办公自动化机器、工厂自动化器械、计算机外部设备、医疗器械等领域作为
3、控制用电动机和驱动电动机而被广泛使用 5。步进电机的性能主要由静转矩、动转矩和角度精度来评价，但应用场合的不同则对其性能要求也各异，比如打印机和传真机主要重视转矩，而硬件驱动重视角度精度。因此步进电机种类繁多功能齐全，被广泛运用。 步进电机属于增量运动控制器件，微步驱动技术快速发展使其分辨率大大提高，已经达到接近连续运动控制器件的状态， 步进电机具有了“类伺服”特性 6。微步驱动技术实际上就是电流波形控制技术，只有增加了相数才能增加电机的分辨率，例如无相混合式步进电动机，因此，比两相混合式步进电动机相数多，分辨率高，就形成了独立的产品。而在电流波形控制技术日趋成熟的今天，只须增加两相步进电机电
4、流波形的阶梯数，就可以使分辨率达到与五相步进电机一样的程度，从而为统一步进电机的相数创造了技术条件。 混合式步进电机既有磁阻式步进电机基于气隙磁导变化的特征，又有轴向恒定磁场的永磁式步进电机的特征。其综合了该两类步进电机的特点，因而性能更加好，具有分 辨率高，控制功率小等优点使，被最为广泛的运用 7。随着世界经济全球化的发展，国际上发达国家的一些大公司，将一些量大面广的劳动密集型的产品向劳动力比较低低廉的中国转移使得我国在该类电动机的研究及生产上，形成了一定的规模，在国际市场上已有很强的竞争力 8。其中该类电动机的发展趋势： 随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化，要求与之配套的
5、电动机也必须减小，机座号向 39、 35、 30、 25 方向向下延伸，继续沿小型化方向发展。同时由于电动机采用方形结构，使得转子有可能设计比圆形大，因而其力矩体积比将大 为提高。同样机座号的电动机，方形的力矩比圆形的提高 30% 40%。再则对步进电机进行综合的设计，把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起使之方便的组成一个闭环系统，更加具有优越的控制性能 9。最后要向五相及三相体统发展，使它的性价比大大提升。因此步进电机的性能在不断的提高，使其更加被广泛的运用。 总结与展望 综上，在人类的进入自动化的今天，步进电机的推广和应用越来越重要 10。自从步进电机在计算机外围设备中取
6、代小型直流电动机后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电机的发展。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机应用在电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器等领域。我相信在这个科学技术快速发展的今天，研究力度的不断加深，步进电机会被运用到更加广阔的领域当中去，它将成就全世界发展中不可缺少的一部分。 参考文献 1 张国宏，田晓军，章钦，徐新军，袁会敬 .基于单片机和 CPLD 的嵌入式步进电机控制系统 J.河北省科学院学报 ,2009,26(1):19. 2 方爱平 .基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现 D.浙江工业大学硕士论文 ,200
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