步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机(VariableReluctance,VR)、永磁式步进电机PermanentMagnet,PM)、混合式步进电机(HybridStepping,HS)、单相步进电机、平面步进电机等多种类型,在我国所采用的步进电机中以反应式步进电机为主。步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系,步进电机控制系统从其控制方式来看,可以分为以下三类:开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。半闭环控制系统在实际应用中一般归类于开环或闭环系统中。
反应式:定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小,可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大,可靠性难保证。
永磁式:永磁式步进电机的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大,但这种电机精度差,步矩角大(一般为7.5°或15°)。
混合式:混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点,其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料,转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好,步距角小,但结构复杂、成本相对较高。
按定子上绕组来分,共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机,约占97%以上的市场份额,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步,配上半步驱动器后,步距角减少为0.9°,配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。
步进电机有很多分类方式,常见的分类为:
根据转子结构,分为:永磁式,反应式和混合式步进电机。
永磁式步进电机转子是永磁铁,反应式步进电机转子是硅钢片,混合式步进电机在结构和特性上综合了永磁式和反应式特点,转子是硅钢片夹着永磁铁,混合式步进电机既有永磁式的低噪声,也有反应式的高分辨率的优点,最常用。
根据步进电机定子结构,分为:单相,两相,三相,五相步进电机等。
单相主要用在钟表机芯上,三相和五相分辨率更高,平滑性更好,但两相步进电机最常用,步距角是1.8°和0.9°,其分辨率和运行平滑性能够满足绝大多数要求,成本比较低。
根据步进电机的法兰尺寸分类
例如根据混合式步进电机的法兰尺寸或者永磁式步进电机的机身外径将步进电机分为20步进电机,28步进电机,35步进电机,42步进电机,57步进电机,60步进电机,86步进电机,110步进电机,130步进电机等。
其他的分类方式主要是根据步进电机附加的功能和要求,派生出一些步进电机品种,例如直线步进电机(也称丝杆步进电机),减速步进电机,闭环步进电机,防水步进电机,空心轴步进电机等。
步进电机从大的方面来说,可以分为两种,一种是永磁式步进电机,另一种是反应式步进电机。
永磁式步进电机是以永久磁钢为磁极的步进电机,又可分为永磁固定励磁和永磁软磁励磁两种。
永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度。
反应式步进电机又称为感应式步进电机,工作原理是利用感应现象,即在定子线圈中通入交变电流时,在一定相序位置上转子导体中将产生感应电动势并引起电流变化。
当转子在感应电动势作用下产生力矩并开始旋转时,与电动机状态相同,即有电流的转子导体在磁场中受到电磁力的作用而产生转矩使转子旋转。
由于定子电流在某一相序位置上产生的转矩方向是一定的,因此转子转动时将受到电磁转矩的驱动而不断向前。
反应式步进电机一般为三相,步进角一般为15度或30度。