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步进电机

开环步进电机

开环步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机，应用极为广泛。

在非超载的情况下，电机的转速和停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，即驱动器，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流。

步进电机虽然由直流电流供电，但是不能理解为直流电机，直流电机是将直流电能转换为机械能的动力电机，而步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机。

步进伺服对比

注意步进电机应用于低速场合--每分钟转速不超过1000r/min，zuijia工作区间是150~500r/min，（闭环步进可达1500）。

2相步进电机在60~70r/min容易出现低速共振现象，产生振动和噪音，需要通过改变减速比、增加细分数、添加磁性阻尼器等方式避免。

细分精度注意事项，当细分等级大于4后，步距角的精度不能保证，精度要求高，zuihao换用相数更多（即步距角更小）的步进电机或闭环步进、伺服电机。

Github上高星可产品化开源项目--闭环电机驱动器

（开环）步进电机与伺服电机的7不同：

A控制精度——伺服电机控制精度可以根据编码器设置，精度更高；

B低频特性——步进电机低频容易振动，伺服电机不会；

C矩频特性——步进电机随转速提高力矩变小，所以其Zui高工作转速一般在＜1000r/min，伺服电机在额定转速内(一般3000r/min)内都能输出额定力矩，在额定转速以上为恒功率输出，Zui高转速可达5000 r/min；

D过载能力——步进电机不能过载，伺服电机Zui大力矩可过载3倍；

E运行性能——步进电机为开环控制，伺服电机时闭环控制；

F速度响应——步进电机启动时间0.15~0.5s，伺服电机0.05~0.1，Zui快可s达到额定3000r/min；

G效率指标——步进电机效率约60%，伺服电机约80%；

实际使用中会发现：伺服电机贵，贵出很多，所以同步电机应用更广泛，特别是在定位精度要求不是很高的同步带传动、平带输送机等场合经常使用步进电机。

闭环步进电机

除了开环步进电机，还有在电机尾部添加了编码器，可以实现闭环控制的步进电机。

步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。是一种没有失步现象的伺服系统。

 闭环步进电动机的优势：

1.高速响应，相对于服电机，闭环步进对定位指令具有非常强的跟随性，因此定位时间非常短。在频繁启停的应用中，可显著缩短定位时间。

2.比普通伺服产生更大的扭矩。弥补普通步进系统失步、低速振动不足。

3.在负载情况下也可可产生高扭矩，无失步运行，无需像普通步进系统一样考虑扭矩损失等问题。

4.应用闭环驱动，效率可增到7.8倍，输出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。

5.步进电机停止时会完全静止，无普通伺服的微振动现象。需要低成本、高精度定位的场合，可取代通用伺服系统的应用。

步进闭环伺服对比

闭环步进电机根据负载大小自动调节绕组电流大小，发热和振动小于开环步进，有编码器反馈所以精度高于普通步进电机，电机响应比开环步进慢比伺服电机快，运行过程中存在位置误差，误差会在指令停止后数毫秒逐渐降低。

高速力矩比开环步进大，常见应用在0-1500rpm场合。

总结：

闭环步进电机具有低成本、高效、无抖动、无停止微振动、高刚性、无整定、高速、高动态响应等特点，是替代高成本伺服系统、低端开环步进系统等性价比Zui高的解决方案。