螺杆步进电机的工作原理及应用分析

丝杠与螺母啮合，采用某种方法阻止丝杠和螺母的相对转动，使丝杠轴向移动。一般来说，目前有两种方法可以实现这种转变。首先是在电机中构建一个带内螺纹的转子，转子的内螺纹与螺杆啮合，实现直线运动。二是利用丝杠作为电机出轴，外置传动螺母与电机外的丝杠啮合，实现直线运动。这样做的结果是大大简化了设计，在许多应用中无需外部机械联动装置即可使用线性步进电机进行精确的线性运动。直线步进电机广泛应用于制造、精密校准、精密流体测量、精密位置运动等诸多高精度要求。

螺杆步进电机的转子是永磁体。当电流流过定子绕组时，定子绕组会产生一个矢量磁场。磁场会带动转子旋转一个角度，使转子的一对磁场方向与定子磁场的方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度时，转子也随着这个磁场旋转一个角度。每输入一个电脉冲，电机就旋转一个角度，向前移动一步。丝杆步进电机输出的角位移与输入脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机将反转。因此，可以通过控制电机各相绕组的脉冲数、频率和通电顺序来控制步进电机的转动。

常见的各种电机内部都有铁芯和绕组线圈。绕组有电阻，通电时会造成损耗。损耗与电阻和电流的平方成正比。这就是我们常说的铜损。如果电流不是标准直流或正弦波，也会出现谐波损耗；铁芯有磁滞。涡流效应也在交变磁场中产生损耗，其大小与材料、电流、频率和电压有关，称为铁损。铜损和铁损都以热的形式表现出来，这会影响电机的效率。丝杆步进电机一般追求定位精度和扭矩输出。效率比较低，电流一般比较大，谐波成分高。交流电流的频率也随速度而变化，比一般交流电机严重。

螺杆步进电机的使用

1、螺杆步进电机工作时，各相绕组不是不断通电，而是按一定规律依次通电。

2、每输入一个脉冲电信号，转子转动的角度称为步距角。

3、丝杆步进电机可根据具体指令控制角度，也可控制速度。在角度控制中，每输入一个脉冲，定子绕组切换一次，输出轴旋转一个角度。步数与脉冲数一致，输出轴的角位移与输入脉冲成正比。调速时，连续脉冲馈入步进电机绕组，各相绕组依次连续通电，步进电机连续旋转，其速度与脉冲频率成正比。改变通电顺序，即改变定子磁场的旋转方向，可以控制电机正转或反转。

4、丝杆步进电机具有自锁能力。当控制脉冲停止输入，上一个脉冲控制的绕组继续通直流电时，电机可以保持在一个固定位置，即停在上一个脉冲控制的角位移的终点位置，使步进电机在停车时实现转子定位。

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