步进电动机详解及其在国内外的发展概况

步进电动机的工作原理及特点随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

1 步进电机概述步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。

步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。

步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。

当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。

因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。

每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。

根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。

步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。

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，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点[1]。

正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。

由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。

2国外的研究概况步进电机是国外发明的。

中国在文化大革命中已经生产和应用，例如、、、、都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。

浅析步进电动机的应用及发展趋势步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。

传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。

为适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的一类便是步进电动机。

步进电动机的发展与计算机工业密切相关。

自从步进电动机在计算机外设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电动机的发展。

一、步进电动机的基本结构与工作原理步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。

每当输入一个电脉冲，电动机就转动一个角度前进一步。

脉冲一个一个地输入，电动机便一步一步地转动，因此，这种电动机称为步进电动机。

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。

控制输入脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序，就可以得到各种需要的运行特性，因而广泛用于数字控制系统中。

在数控开环系统中作为一种伺服驱动元件。

二、步进电动机的应用步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位的数字执行部件，因此它在数字控制系统中、程序控制系统及许多航天工业系统中得到了应用。

随着微型计算机的发展，步进电动机得到了更广泛的应用，有相当一部分步进电动机正应用在计算机的外部设备如打印机、纸带输送机构、卡片阅读机、主动轮驱动机构和磁盘存储器存取机构等。

1、步进电动机驱动系统在数控铣床中的应用在进给伺服系统中，步进电动机需要完成两项任务：一是传递转矩，这应克服机床工作台与导轨间的摩擦力及切削阻力等负载转矩，通过滚珠丝械带动工作台，按指令要求快速进退或切削加工；另外是传递信息，即根据指令要求精确定位，接收一个脉冲，步进电动机就转过一个固定的角度，经过传动机构驱动工作台，使之按规定方向移动一个脉动当量的位移。

因此指令脉冲总数也就决定了机床的总位移量，而指令脉冲的频率决定了工作台的移动速度。

每台步进电动机可驱动一个坐标的伺服机构，利用两个或三个坐标轴联运就能加工出一定几何开头的零件来。

步进电机发展史引言步进电机是一种将电脉冲转化为机械运动的电机，具有精确定位、结构简单、体积小等特点，在自动化控制领域得到广泛应用。

本文将从步进电机的起源、发展、应用等方面进行介绍。

一、步进电机的起源步进电机的起源可追溯到19世纪末的欧洲。

当时，科学家们开始研究如何利用电力驱动机械运动。

1882年，法国科学家Paul-Gustave Froment发明了第一台电磁式步进电机，它利用电磁铁产生的磁力来推动转子旋转。

此后，步进电机的概念逐渐被人们认可，并在不同领域得到了应用。

二、步进电机的发展1. 电磁式步进电机电磁式步进电机是最早应用的一种步进电机，它利用电流通过线圈产生的磁场来推动转子运动。

20世纪初，电磁式步进电机得到了进一步的发展和改进，例如增加线圈数目、改善磁路结构等，使其性能和精度有了显著提升。

2. 磁滞式步进电机磁滞式步进电机是20世纪40年代出现的一种新型步进电机。

它采用了磁化和磁滞现象来推动转子运动，具有响应速度快、力矩大、噪音低等优点。

磁滞式步进电机的出现使步进电机在工业自动化领域得到了更广泛的应用。

3. 混合式步进电机混合式步进电机是20世纪60年代出现的一种新型步进电机。

它结合了电磁式步进电机和磁滞式步进电机的优点，具有高精度、高扭矩和低噪音等特点。

混合式步进电机的出现推动了步进电机在精密仪器、医疗设备、数控机床等领域的广泛应用。

4. 直线步进电机直线步进电机是21世纪初出现的一种新型步进电机。

与传统的旋转步进电机不同，直线步进电机的转子是直线运动的，可用于实现直线定位和运动控制。

直线步进电机具有高精度、高速度和高加速度等优点，广泛应用于机器人、印刷设备、光刻机等领域。

三、步进电机的应用步进电机的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 机床行业：步进电机广泛应用于数控机床、激光切割机、雕刻机等设备，用于实现精密定位和运动控制。

2. 自动化设备：步进电机被广泛应用于自动包装机、输送机、机械手臂等设备，用于实现物料输送和自动化操作。

步进电机发展趋势介绍步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。

传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。

可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。

为适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的一类便是步进电动机。

步进电动机的发展与计算机工业密切相关。

自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电动机的发展。

另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。

任何一种产品成熟的过程，基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程（专、精度）。

现在，步进电动机的发展—（结构的发展）已归结为单段式结构的磁阻式、混合式和爪极结构的永磁式三类。

爪极电机价格便宜，性能指标不高，混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机，由于混合式步进电动机具有控制功率小，运行平稳性较好而逐步处于主导地位。

最典型的产品是二相8极50齿的电动机，步距角1.8°／0.9°（全步／半步）；还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合。

到目前，工业发达国家的磁阻式步进电动机已极少见。

步进电动机最大的生产国是日本，如日本伺服公司、东方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量，还是生产手段，都堪称是世界上最好的。

现在日本步进电动机年产量（含国外独资公司）近2亿台。

日本松下电机也不错哦。

另外的结论是HB型电动机更适合于低速大转矩用途；RM型适用于平稳运行以及转速大于1000r/min的用途；而PM型成本低，在低转速时的振动和高转速时的大转矩方面，三相PM型电动机比两相电动机的性能要好。

收稿日期:2000-08-14 专家论坛 步进电动机国内外近期发展展望蔡耀成(常州微特电机总厂,江苏213011)An Overview on Recent Developments of Stepping MotorsCAI Yao cheng(Changzhou Micro &Special Motors Com pany ,Jiang su 213011,China ) 摘　要:步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。

在经历了一个大的发展阶段后,目前其发展趋于平缓。

然而,由于步进电动机的工作原理和其它电动机有很大的差别,具有其它电动机所没有的特性。

因此,它仍然能根据市场的需求,沿着小型、高效、低价的方向发展。

关键词:步进电动机;近期发展中图分类号:TM 383.6 文献标识码:A 文章编号:1004—7018(2000)05—0028—03Abstract :Stepping mo tors anr DA converting elements that can tur n digital pulse sig nals into mechanical ang ular displacementorlineardisplacement.A fterg reatdev elopments,stepping motor developments ar e now quite smo oth in accordance w ith its law s o f dev elopment.Due to the difference in oper ating pr inciples between stepping motor s and other elect ric motor s,stepping motor s have its ow n unique features w hich enable stepping motor s to continue developments w ith smaller size ,higherefficiency and lower cost in accor dance with mar ket demands .Key words :stepping moto rs;recent developments1概　述步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数—模转换元件。

步进电机发展现状
步进电机是一种开环控制的电机，具有精确的位置控制和良好的静态力矩特性。

在过去几十年的发展中，步进电机经历了一系列的改进和创新。

首先，步进电机的结构和工艺逐渐优化。

传统的步进电机结构较为复杂，体积较大，而现代步进电机采用了轻量化设计，减小了尺寸和重量。

同时，随着技术的发展，步进电机的制造工艺也得到了改进，提高了生产效率和产品质量。

其次，步进电机的控制方式不断创新。

传统的步进电机控制方法是以开环方式工作，控制信号直接驱动电机转动。

而现代步进电机引入了闭环控制技术，通过激光传感器或编码器等装置实时监测电机位置，从而实现更加精确的位置控制。

此外，步进电机的性能也得到了提升。

新型步进电机采用了更先进的磁性材料和电子元器件，使得步进电机的动态特性得到了改善。

例如，响应速度更快、转矩更大、噪音更低等。

另外，步进电机也广泛应用于各个领域。

传统应用领域包括打印机、CNC机床、机器人等，而现代步进电机则在3D打印、医疗设备、航空航天等高端领域发挥着重要作用。

总的来说，步进电机在过去几十年间经历了多个方面的发展和创新。

通过结构的优化、控制方式的创新、性能的提升以及广泛应用的拓展，步进电机在各个领域都有着广阔的应用前景。

步进电动机详解及其在国内外的发展概况摘要：步进电动机广泛应用与生产实践中的各个领域，也是很多领域不可或缺的元件，通过分析它的技术含量无疑可以间接窥探一个国家的科技发展水平。

关键词：步进电动机；脉冲信号1 步进电动机简介步进电动机又称脉冲电动机，是把电脉冲信号变换成角位移、直线位移以控制转子转动的微型特种电动机，在自动控制装置中作为执行元件。

每当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电动机前进一个固定的角度或者直线位移，而且其输出转角、转速与输入脉冲个数及频率有着严格的对应关系。

步进电动机因其本身的特点，在具体的应用中有利于实现设备的小型化和低成本，因而多用于数字式计算机的外部设备、打印机、机器人四肢、绘图机和磁盘等装置，特别是是在人形机器人领域，其步进电动机性能的高低很大程度上决定了人形机器人的先进程度。

步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。

步进电动机的运行性能取决于电动机与驱动电源间的良好配合。

2 步进电动机的分类及其特点步进电动机按其工作原理可以分为永磁式步进电动机（PM）、反应式步进电动机（VR）和混合式步进电动机（HM）三种基本类型。

永磁式步进电动机定子上有多项绕组，转子上有永磁体的磁极，从而在产生极性交替的磁场，如果励磁的变化太快就会导致转子不能和定子磁场方向的变化保持同步，这种现象称为步进电动机转子的失步。

永磁式步进电动机的缺点是它的转矩较小、起动频率和运行频率比较低，优点是其体积小、运行效率高、消耗的功率比较小以及制造成本低。

永磁式步进电动机的步进角一般可分为7.5°、15°、18°、45°等几种。

反应式步进电动机也称为磁阻式步进电动机，其定子、转子铁芯的内外表面上均设有按一定规律分布的相近齿槽，利用定子、转子铁芯齿槽的相对位置变化引起磁路磁阻的变化，从而输出大转矩。

反应式步进电动机结构形式较多，定子铁芯有单段式、多段式，磁路有径向、轴向，绕组相数有三相、四相、五相。

步进电机在我的发展及应用步进电机是一种特殊的电动机，其电机转子按一定步长进行连续旋转。

它具有定位准确、稳定性好、转矩大等优势，因此在各个领域得到广泛应用。

步进电机在我的发展过程中，首先是在工业自动化领域得到了广泛应用。

在工业生产中，步进电机可以用于控制机器人的移动，用于传送带的驱动，用于生产流水线的自动化控制等。

步进电机通过精确的位置控制，实现了工业生产中对于轴线精确定位、速度控制等需求。

其次，步进电机在家用电器中也有很多应用。

例如，步进电机可以用于空调、洗衣机、电饭煲等家电产品中的风扇、水泵等部件的驱动。

步进电机通过控制转子的步进角度，实现了家电产品的精确控制和效果输出。

此外，在机床加工领域，步进电机也发挥了巨大的作用。

步进电机可以用于数控机床的进给系统、切削系统等，用于实现工件的精确定位和加工过程的控制。

步进电机通过快速的步进运动和准确的位置控制，提高了机床加工的精度和效率。

在医疗设备领域，步进电机也有一定的应用。

例如，步进电机可以用于医疗器械的操控系统，用于定位和控制医疗器械的运动。

步进电机通过高精度的控制，实现了医疗器械在患者体内的精确定位和操作。

此外，步进电机还广泛应用于打印机、扫描仪、减速器等设备中。

步进电机通过准确的转子控制，实现了打印头、扫描仪的运动控制，以及减速器的驱动。

步进电机在这些设备中的应用使得它们具有了更高的精度和稳定性。

总的来说，步进电机作为一种特殊的电动机，在各个领域都发挥了重要的作用。

它的应用不仅在工业自动化领域，还延伸到了家用电器、机床加工、医疗设备和各种机械仪器中。

步进电机通过高精度的控制和转矩的输出，提供了精确定位和运动控制的解决方案，满足了现代各个领域对于精度和稳定性的需求。

随着科技的不断进步和应用领域的不断扩大，步进电机的发展空间还将进一步拓展，为各行各业的进步提供动力。

步进电动机及控制系统行业分析报告及未来五至十年行业发展报告目录概述 (4)一、2023-2028年步进电动机及控制系统行业企业市场突围战略分析 (5)(一)、在步进电动机及控制系统行业树立“战略突破”理念 (5)(二)、确定步进电动机及控制系统行业市场定位、产品定位和品牌定位 (5)1、市场定位 (6)2、产品定位 (6)3、品牌定位 (8)(三)、创新寻求突破 (8)1、基于消费升级的科技创新模式 (9)2、创新推动步进电动机及控制系统行业更高质量发展 (9)3、尝试业态创新和品牌创新 (10)4、自主创新+品牌 (11)(四)、制定宣传计划 (12)1、策略一：学会做新闻、事件营销——低成本的传播工具 (12)2、策略二：学会以优秀的品牌视觉设计突出品牌特色 (13)3、策略三：学会使用网络营销 (13)二、步进电动机及控制系统企业战略目标 (14)三、步进电动机及控制系统产业未来发展前景 (14)(一)、我国步进电动机及控制系统行业市场规模前景预测 (14)(二)、步进电动机及控制系统进入大规模推广应用阶 (14)(三)、中国步进电动机及控制系统行业的市场增长点 (15)(四)、细分步进电动机及控制系统产品将具有最大优势 (15)(五)、步进电动机及控制系统行业与互联网等行业融合发展机遇 (16)(六)、步进电动机及控制系统人才培养市场广阔，国际合作前景广阔 (17)(七)、步进电动机及控制系统行业发展需要突破创新瓶颈 (18)四、步进电动机及控制系统业数据预测与分析 (19)(一)、步进电动机及控制系统业时间序列预测与分析 (19)(二)、步进电动机及控制系统业时间曲线预测模型分析 (20)(三)、步进电动机及控制系统行业差分方程预测模型分析 (20)(四)、未来5-10年步进电动机及控制系统业预测结论 (21)五、步进电动机及控制系统行业（2023-2028）发展趋势预测 (22)(一)、步进电动机及控制系统行业当下面临的机会和挑战 (22)(二)、步进电动机及控制系统行业经营理念快速转变的意义 (23)(三)、整合步进电动机及控制系统行业的技术服务 (23)(四)、迅速转变步进电动机及控制系统企业的增长动力 (23)六、关于“十四五”步进电动机及控制系统业发展战略规划的建议 (24)(一)、步进电动机及控制系统业“十四五”战略规划简介 (24)1、步进电动机及控制系统业的社会化 (25)2、大规模的步进电动机及控制系统业 (25)(二)、“十四五”期间步进电动机及控制系统业的市场应用方向 (26)(三)、十四五”期间步进电动机及控制系统业的发展重点 (26)七、步进电动机及控制系统行业企业转型思考（2023-2028） (27)(一)、步进电动机及控制系统业的内生延伸——选择与定位 (27)(二)、步进电动机及控制系统跨行业转型延伸 (28)(三)、步进电动机及控制系统企业资本计划分析 (28)(四)、步进电动机及控制系统业的融资问题 (29)(五)、加强步进电动机及控制系统行业人才引进，优化人才结构 (29)八、未来步进电动机及控制系统企业发展的战略保障措施 (29)(一)、根据公司发展阶段及时调整组织结构 (30)(二)、加强人才培养和引进 (31)1、制定总体人才引进计划 (31)2、渠道人才引进 (31)3、内部员工竞聘 (32)(三)、加速信息化建设步伐 (32)九、步进电动机及控制系统行业企业差异化突破战略 (33)(一)、步进电动机及控制系统行业产品差异化获取“商机” (33)(二)、步进电动机及控制系统行业市场分化赢得“商机” (34)(三)、以步进电动机及控制系统行业服务差异化“抓住”商机 (34)(四)、用步进电动机及控制系统行业客户差异化“抓住”商机 (34)(五)、以步进电动机及控制系统行业渠道差异化“争取”商机 (35)十、步进电动机及控制系统行业多元化趋势 (35)(一)、宏观机制升级 (35)(二)、服务模式多元化 (36)(三)、新的价格战将不可避免 (36)(四)、社会化特征增强 (36)(五)、信息化实施力度加大 (37)(六)、生态化建设进一步开放 (37)1、内生发展闭环,对外输出价值 (37)2、开放平台,共建生态 (37)(七)、呈现集群化分布 (38)(八)、各信息化厂商推动步进电动机及控制系统发展 (39)(九)、政府采购政策加码 (39)(十)、个性化定制受宠 (39)(十一)、品牌不断强化 (40)(十二)、互联网已经成为标配“风生水起“ (40)(十三)、一体式服务为发展趋势 (40)(十四)、政策手段的奖惩力度加大 (41)十一、步进电动机及控制系统业突破瓶颈的挑战分析 (41)(一)、步进电动机及控制系统业发展特点分析 (41)(二)、步进电动机及控制系统业的市场渠道挑战 (42)(三)、步进电动机及控制系统业5-10年创新发展的挑战点 (43)1、步进电动机及控制系统业纵向延伸分析 (43)2、步进电动机及控制系统业运营周期的挑战分析 (43)概述近年来，步进电动机及控制系统行业市场火爆，其应用场景跨越式发展的根本原因在于技术、安全和多样性的创新。