步進馬達簡介 步進馬達(Stepping motor)在當今資訊工業社會中,所扮演的角色日趨重要, 尤以電腦週邊的一些裝置更是不可或缺的，如磁碟機，列表機.繪圖機等，又如 CNC 工具機，機械人，順序控制系統等各種資訊工業產品中，無不以步進馬達 作為其傳動的重心。茲將步進的特性說明如下： 1. 步進馬達必須加驅動電路才能轉動，驅動電路的信號輸出端，必須輸入脈 波信號，若無脈波輸入時，則轉子保持一定的位置，維持靜止狀態；反之， 若加入適當的脈波信號時，則轉子是以一定的角度（稱為步角）轉動。故若 加入連續脈波時，則轉子旋轉的角度與脈波頻率成正比。 2. 步進馬達的一步角一般為 18 度，及一周為 360 度，需要 2200 步進數才 完成 1 轉。 3. 步進馬達具有瞬間啟動與急速停止之優越特性。 4. 改變線圈激磁的順序，可以較輕易的改變馬達的轉動方向。步進馬達依照靜子線圈的相數多寡可分為單相、雙相、三相、四相和五相 等。一般小型的步進馬達以四相式為準，這類的馬達在定字上有四組相對應的 線圈，分別提供相差 90 度相位的電力。當馬達單相激磁時，這四組線圈可在各 相的對應處停住轉子，當下一個脈衝來到時，轉子轉動一個角度，這種角度稱 為步進角。步進角的計算公式如下：步進角=360 度/ 寸動數= 360 度 / (相數 X 轉子齒數)寸動數：步進馬達每週所轉動的步數，就是相數和轉子齒數的乘積。步進馬達的運轉原理： 如圖 4-6.1 為四相式步進馬達的基本構造圖。中間轉子由永久磁鐵所構成， 左邊為 N 極，另一邊為 S 極。定子有四組線圈，分別為 A、-A、B 及-B，各線 圈的 C 端共接電源正極，另一端經由開關接在電源的負極，如圖 4-6.2。當我們把開關 S1 按下，則線圈 A 通入電流，產生 N 極磁場，因為磁場同 性相斥、異性相吸，使轉子的 S 極被 A 極吸引過來。其次，放掉開關 S1，並且 立刻按下開關 S2，則 A 極的磁場消失，B 極產生磁場，把轉子的 S 極吸引過來，轉子隨著順時針方向 90 度。像這樣依次讓定子的四個極通入電流，就可以使轉 子不停的旋轉。圖 4-6.3 顯示步進馬達的旋轉原理。 步進馬達的激磁方式可依靜子線圈產生磁場的方向分為單極激磁和雙極激 磁，在此我們只介紹單極激磁。如前面圖 4-6.3 即為四相步進馬達的單極激磁驅 動電路；單極激磁依各相之間激磁順序的不同，可分為一相激磁、二相激磁及 一、二相激磁三種。 1. 一相激磁 如圖 4-6.4(a)為一相激磁脈衝信號的順序推動，每次只有一個相機磁，因 此稱為一相激磁。若要步進馬達反轉，只要將推動順序反過來就可以了。 2. 二相激磁 如圖 4-6.4(b)為二相激磁脈衝信號的推動順序，每走一步都有兩極同時激 磁，因此所產生的轉矩比一相激磁的轉矩大。 3.一、二相激磁 如圖 4-6.4(c)為一二相激磁脈衝信號的推動順序，這種方法是一相激磁和 二相激磁的混合方式。他的最大的優點在於步進馬達每走一步的步進角為前兩 種激磁方式的一半，因而得到更小的步進角。