步進馬達

步進馬達步級角構造，黃色部分為每次脈波行走量

步進馬達是脈衝馬達的一種，為具有如齒輪狀突起(小齒)相鍥合的定子和轉子，可藉由切換流向定子線圈中的電流，以一定角度逐步轉動的馬達。

步進馬達的特徵是因採用開迴路（Open Loop）控制方式處理，不需要運轉量檢知器(sensor)或編碼器(Encoder)，且因切換電流觸發器的是脈波信號，不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置，所以步進馬達可正確的依比例追隨脈波信號而轉動，因此就能達成精確的位置和速度控制，且穩定性佳。

歷史

1923年，蘇格蘭人James Weir French 發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進馬達前身。

構造

• 永久磁鐵PM式(permanent magnet type)
• 可變磁阻VR式(variable reluctance type)
• 複合卡匣(hybrid type)

系統組合

步進馬達的基本構成

• 控制器:發出運轉指令，傳送需求須度以及運轉量的指令脈波信號。需使用步進馬達專用控制器或可程式控制器的定位模組。傳送的運轉指令脈波信號有如心臟跳動般的呈現矩形的波形，是間斷性的發出信號。
• 驅動器:提供電力以保證馬達按指令運轉，驅動器會隨控制器傳送來的脈波信號來控制電力，由決定的電流流通順序的來激磁迴路，並控制提供給馬達的電力以驅動迴路
• 馬達本體:將電力轉化為動力，並按指令需求脈波數運轉。

主要特徵

步進馬達只需要通過脈波信號的操作，即可簡單實現高精度的定位，並使工作物在目標位置高精度地停止。 步進馬達是以基本步級角的角度為單位來進行定位。以5相步進馬達為例，其基本步級角為0.72，因此可以將馬達轉1圈分為500等分(=360度 / 0.72)，以此方式來細分每次行進量做為定位基準。

選用特點

在步進馬達的選用上必須注意以下幾點：

• 步級角：亦即步進馬達之解析度(此指1脈波的移動量)，步進馬達的步級角就是依馬達旋轉一圈（360°）而分割成多少來決定。
• 轉動速度：亦即脈波輸入速度(pulse/s)，依馬達轉矩而有變化。
• 轉矩：選擇步進馬達時，需以有負荷時之最大轉矩(kg-m)的1.5 倍~2 倍來決定。
• 負荷慣性慣量：依據使用場合計算負荷慣性慣量，再依步進馬達規格表，選擇容許負載慣性慣量需大於計算值之1.3 倍以上。
• 驅動器：連結控制器或直接接受外部訊號，進而控制步進馬達動作。驅動器將直接影響步進馬達的性能表現。
• 搭配減速機：使用減速機型步進馬達可達到減速、高轉矩、高解析度、降低施加於馬達軸之負荷慣性慣量、改善起動與停止時的阻尼特性，進而降低運轉之振動。

參見

• 電動機
• 伺服馬達

外部聯結

步進馬達簡介