步进马达 Stepping Motor 概要

SteppingJVtotor扌既1/11SteppingMotor又叫PulseMotor,StepMotor,StepperMotoro在1930年,英国海军在远程操作上曾使用，之后在第二次世界大战中，口美两国将此用在航法装置上，最先在英国开始继而在美国得到发展。近几年，作为将复杂的操控系统简单化，高密度化的Actuator使用用途在增加，所以此Motor的使用正在逐年增加。另外，SteppingMotor,只由所输入的脉冲来同步旋转次数，这样控制比较容易。Step的角度精细，不会累积出现角度误差。启动和停止反应快，可以作为Servomotor使用。SteppingMotor的轴为直结，可以实现超低速同步旋转次数。Motor的寿命，因与刷子无接触部分，由轴的寿命来决定，信赖性比较高。Step角由马达的种类来决定，可以有多种。7•马达静止时，有扭矩，也就是HoldingTorque来保持它的位置。就算因过负荷而旋转受限时，也不会产生过度电流。马达的旋转速度不会因负荷的变化而受影响，所以一直都会保持与所输入的脉冲同步。利用以上特征，可以用在FDD,CD-ROM,DVD等的皮带驱动，DSC,DVC等的镜片驱动等，在很多领域都有使用。■SteppingMotor的种类—般而言，SteppingMotornf以分为VR型(VariableReluctanceType),PM型(PermanentMagnetType)rHB型(HybridType)等3种。1・\/R型SteppingMotorVR型就是指齿轮状加工的回转轴(ROTOR)和磁场驱动的固定子(STATOR)之间形成的磁场里，回转轴的位置不同磁场电阻会不断地发生变化，使用在这里面的马达，有固定子的地方一被驱动，固定子的齿与最近的回转轴的齿轮相吸的这种类型，从SteppingMotor的扭矩发生原理分类时最基本的东西。(2)Sl=0FF.S2=0N02-2* li力岁卜才7(3)omcCWO方向(2)Sl=0FF.S2=0N02-2* li力岁卜才7(3)omcCWO方向(30*)0615-図1・VR型弋一加構造駆動原理2.PM型SteppingMotorPM型SteppingMotor是指回转轴是用永久性磁石构成的马达。图2为最基本的一种PM型马达。F图里所标志的各磁场C端子并联后与电源+极相接，磁场驱动按01.2.3,4的顺序移动，回转轴就按顺时针方向转动。根据此原理要想将Step的角度变小的话，只要增加固定子的齿轮数即可，但是此有一个限度。

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引吉合处停止打•（4）期^躺讥c'YM□-夕11時許方向用絆“2—1诱导子式PM型SteppingMotor的构造PM型SteppingMotor里有一种用诱导子型的马达。这种类型的马达它的生产性，从成本上来说有很人的好处，现在已成为SteppingMotor的主流。（参照付表1）右图为代表性的诱导子式SteppingMotoro2条磁场的构造，坏行线圈通电，与軸垂直的面的磁场产生诱导子。由此磁场的电流方向来决定磁性，通过控制电流方向，让其与被磁化了的磁针相吸，Step就往前移动。（参照付図2.）图3诱导子式SteppingMotor图3诱导子式SteppingMotor八彳，丿外型SteppingMotor微少角，高扭矩，回转轴的外径及固定子的内径人多数的齿轮被切断。另外，回转轴为兼永久磁石的PM型.VR型的复合型。■SteppingMotor的驱动方法1.驱动线路的构成只用普通的AC或DC电源驱动不了SteppingMotor,要操控驱动此马达必需要相应的装置。为了使用SteppingMotor，并使它在系统中有效地运行，同马达的机种选择一样，驱动方法也非常重要。図4为基本的SteppingMotor的驱动装置的BLOCK图。下面做简单介绍说明。SteppingMotor的驱动部分人致分为输入信号部，分配増幅线路部.電源部等3个部分。図4.驱动回路的构成入力信号部发出脉冲的线路，SteppingMotor根据此信号来控制速度，旋转次数。分配増幅线路部被叫做SteppingMotor的驱动线路(DRIVER),随着输入信号的脉冲的时间点，将DC電源分配到马达的各磁场分别叫做分配线路和增幅线路。分配线路通过IC进行，增幅部因PowerTransistor和Switching时需Serge电压吸收所以用二极管或电容器。电源部马达的动力部分。使用DC的定電圧或于于"£一形的定電流线路。从高速性能和电力效率方面来说定電流线路有优势。2•磁场驱动方式1条磁场驱动方式一边用1条磁场驱动一边按顺序切换的驱动方式。磁场驱动的状态随着时间而变化的样子用图展示。1条磁场驱动Dumping比较长，另外共振点会产生混乱，所以要相应的使用方法。2条磁场驱动方式一边用2条磁场驱动一边运行的方式。线圈及鉄芯内的磁束的利用率很高，効率高，Dumping特性比1条磁场驱动方式好，因此被广泛采用。1-2条磁场驱动方式1条磁场驱动和2条磁场驱动交换反复使用的方式。1一2条磁场驱动指令脉冲每次的输出旋转角度为1条磁场驱动或2条磁场驱动的一半。另外，此方式因Step角小，收到连续性脉冲时旋转无规律比较少，因而马达的振动变小。MicroStep驱动方式马达的邻接相关的磁场电流很稳定地按正弦波変化，基本Step角的中间领域也町以确定位置的驱动方式。上記的矩形波驱动方式可以使旋转有规律，振动变小。(参照付図3.)1相励厳2＞则磁1一&殉咖磁入亍0励磁相A123423羊434557B士+——++——+++———A——+——++———+++B———+——++———+++図5.磁场驱动方式磁场驱动順序

3.驱动方式Uni-Polar驱动Uni-Polar是指流向各线圈的电流的方向一直保持一个方向，此线圈所形成的磁场为单一的极，所以命名为)Uni-Polar。对于Uni-Polar,马达的线圈绕线时，把同一个固定子极变成Bi-Filer(2卷)，此后线圈分别产生2个电流，因此极性也发生转变。図6.Uni-Polar驱动結線図Bi-Polar驱动Bi-Polar是指当同一个线圈的电流方向随着磁场切换时发生变化，此时磁场的极也发生变化。同一线圈的电流发生了变化，马达的绕线变得简单，并且线圈能有效使用，但是驱动线路的构成会变得复杂。从特性面来看，1条线圈的旋转数比Uni-Polar都多，因此扭矩相关的安培转动增加，同一输入它的扭矩就变人。但是，线绕得太多的话，线圈的感应系数值就高，电流的产生就变难，高速的特性就没那么好了。为了弥补此缺陷，就与于日'刃£一電源混合使用。■SteppingMotor特性关于SteppingMotor的一般性特性，做以下说明。Pull-inTorque马达与收到的输入频率同步启动，并且这时产生最犬扭矩。最大自启动频率在无负荷状态下，与一定速度的信号同步启动同步停止的最高频率。Pull-outTorque对于超出自启动领域，在速度或负荷扭矩不断上升时，马达能同步产生的最人扭矩。最大反应频率在无负荷状态下，输入信号频率不断上升时，能同步反应的最人频率。HoldingTorque磁场驱动状态下，从外部在输出轴上添加扭矩，角度变化发生时产生的最人扭矩。DetentTorque在无磁场驱动状态下，从外部在输出轴上添加扭矩，角度变化发生时产生的最人扭矩。自启动领域扭矩与速度的关系方面，基于收到的负荷扭矩上，能与一定速度的输入信号同步启动或停止的领域。Through领域自启动领域里同步旋转的马达，甚至当速度或负荷扭矩超过此领域并不断上升时，能同步作出反应的领域。角度精度表示SteppingMotor的旋转角度正确性的特性。此角度精度有「静止角度誤差」和「Step角度誤差」2种表达方式。一般来说，「静止角度誤差」所说的就是SteppingMotor的角度誤差。「静止角度誤差」…根据某种磁场驱动方式驱动时，马达軸360°的角度范I韦I内，指示哪个角度的正确性可以确定位置。rstep角度誤差」…根据某种磁场驱动方式驱动时，马达軸是指每次Step移动旋转角度和理论Step角度之间的角度差。360°的角度范围1Step1Step移动，表示在这之内的最人角度差。I-Eolo二ENWW亠zW-卜｛入力周波刻(P.P.S)図8.SteppingMotor的扭矩的特性9\8V理論的角度誤差図9.SteppingMotor的角度精度付图1•本公司SteppingMotor的构造（本公司机种名:MSEW系列06.5XL7.5）A相B相□一夕就方向A相B相□-夕磕方向A相B相□一夕（zrmw（A相B相[]一夕電流方向sis|N1s|nJD-夕騒方向A相s□一夕siSN磕方向JN"SA