ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3主要特点及工作原理

　　ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3步进电机

　　ARCUS步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，电机的转速、停止的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，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动ARCUS步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

　　介绍

　　ARCUS步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于年至年间。年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的ARCUS步进电机。二十世纪初，在电话自动交换机中广泛使用了ARCUS步进电机。由于西方资本主义列强争夺殖民地，ARCUS步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在ARCUS步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到了八十年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，ARCUS步进电机的控制方式更加灵活多样。

　　ARCUS步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。ARCUS步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向。

　　ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3主要分类

　　ARCUS步进电机从其结构形式上可分为反应式ARCUS步进电机（Variable Reluctance，VR）、永磁式ARCUS步进电机Permanent Magnet,PM）、混合式ARCUS步进电机（Hybrid Stepping,HS）、单相ARCUS步进电机、平面ARCUS步进电机等多种类型，在我国所采用的ARCUS步进电机中以反应式ARCUS步进电机为主。ARCUS步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系，ARCUS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ARCUS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ARCUS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。受欢迎的是两相混合式ARCUS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ARCUS步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

　　ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3选择方法

　　ARCUS步进电机和驱动器的选择方法：

　　判断需多大力矩：静扭矩是选择步

　　进电机的主要参数之一。负载大时，需采用大力矩电机。力矩指标大时，电机外形也大。

　　判断电机运转速度：转速要求高时，应选相电流较大、电感较小的电机，以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。

　　选择电机的安装规格：如57、86、110等，主要与力矩要求有关。

　　确定定位精度和振动方面的要求情况：判断是否需细分，需多少细分。

　　根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。

　　ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3工作原理

　　通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制ARCUS步进电机的转动。

　　发热原理

　　通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。ARCUS步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而ARCUS步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

　　ARCUS阿卡斯步进电机DMX-J-SA-17-3特点特性

　　1、一般ARCUS步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

　　2、ARCUS步进电机外表允许的最高温度。

　　ARCUS步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以ARCUS步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

　　3、ARCUS步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

　　当ARCUS步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

　　4、ARCUS步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。

　　ARCUS步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即ARCUS步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生失步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

　　步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及ARCUS步进电机本身技术的提高，ARCUS步进电机将会在更多的领域得到应用。

　　主要特性

　　1、ARCUS步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，ARCUS步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

　　2、三相ARCUS步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。

　　3、ARCUS步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

　　4、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

　　因此，打印机、绘图仪、机器人等设备都以ARCUS步进电机为动力核心。