2.1 步进电动机的发展

工业生产对步进电动机性能的要求越来越高，特别是高性能稀土等新型永磁材料的出现及电子电力器件的飞速发展，许多性能更为优越的步进电动机也随之纷纷问世。步进电动机已经有70年的发展历史，逐渐发展成以混合式和磁阻式为主的产品格局。其中，混合式步进电动机是应用最为广泛的，总体性能也优于其他步进电动机品种。目前，市场上最常见的产品是采用双极性斩波驱动器的混合式步进电动机。

2.1.1 步进电动机的现状

自问世以来，步进电动机很快确定了在开环高分辨率的定位系统中的主导地位。在工业技术高速发展的今天，还未有适合的取代产品出现。虽然步进电动机已被广泛应用，但并不能像普通的直流电动机、交流电动机那样在常规电气控制电路中使用。它须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统，涉及很多机械和电气控制方面的知识。

步进电动机的最大优势是无累积误差，使其在速度、位置等控制领域用步进电动机来控制变得简单和经济。步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在未超载的情况下，电动机转速与停止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，从而决定了它在一些要求不是很高的场合有广泛的用途，运行可靠方便。

我国生产步进电动机的厂家不少，但能自行开发研究的厂家较少，大部分厂家规模比较小。我国步进电动机产品发展有自己的特点：20世纪80年代以前是以磁阻式步进电动机为主，20世纪80年代后开始发展混合式步进电动机，产品从相数上分有二相、三相、四相、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有φ42～φ130，从静力矩上分有0.1～40N·m。

在大功率驱动设备市场上，大转矩步进电动机没有市场，无论是在经济性、噪声、加速度、系统惯量、最大转矩等方面，都不如采用伺服电动机或是直流电动机加编码器好。步进电动机主要应用在小功率场合。总的来说，步进电动机是一种较简易的开环控制，不适合在大功率的场合使用。步进电动机的应用领域很广，具体有如下应用场合。

①经济型数控机床，如数控雕刻机、数控磨床、数控铣镗床等。

②工业生产装备，如连续式、间歇式包装机、机械手等。

③工业器材方面，如拿放装置、性能测试装备等。

④小型自动化办公设备，如气动打标机、贴标机、割字机、激光打标机、绘图仪等。

2.1.2 步进电动机的发展趋势

步进电动机在技术发展上遭遇了较多瓶颈，一直被定位于低端经济型产品上，其风头完全被伺服电动机盖过，通常在要求不高的场合应用。因而在今后不断改进设计，保持它在低速低功率情况下定位精度高、成本低廉的优势是关键。体积小和操作简单是步进系统的显著优点，在不需要增加成本的情况下，步进电动机体积可以做得非常小，这是其他电动机无法做到的。把控制器和步进电动机做成一体，这样一个微型步进单元既可以提供PLC及集成I/O端口，也可以大大减小体积。发热大、噪声大是步进电动机一个较为突出的缺陷，也是急需改进的。

除了传统的旋转步进电动机，线性步进电动机近些年来也发展很快，它减少了零部件，几乎没有磨损或维修，并且易于结合机器使用，非常适合在轻负载的情况下使用。