步進電機應用技術

第1章 什麼是步進電機
1.1 步進電機的發展史
1.2 步進電機概要
第2章 步進電機的分類、結構、原理
2.1 定子相數的分類、結構、原理
2.2 轉子的分類與結構
2.3 電機按相分類及其結構
2.4 HB型步進電機的轉子齒數與主極數之間的關系
2.5 RM型步進電機
2.6 直線步進電機
2.7 外轉子電機
2.8 軸向氣隙電機
第3章 步進電機的原理與特性
3.1 基礎理論
3.2 基本特性
第4章 步進電機的技術要點
4.1 永久磁鐵
4.2 磁性材料
4.3 絕緣材料與線圈
4.4 軸 承
4.5 減速器
第5章 步進電機的驅動與控制
5.1 恆電壓驅動
5.2 恆電流驅動
5.3 單極驅動與雙極驅動
5.4 激磁方式
5.5 細分步進驅動
5.6 閉環控制
5.7 加速控制、減速控制
5.8 附加制動的驅動方法
5.9 三相步進電機的驅動電路
第6章 步進電機的特性測量方法
6.1 靜態特性
6.2 動態特性的測量法
6.3 步距角度精度的測量
6.4 暫態(阻尼)特性的測量
6.5 噪音和振動的測量
第7章 步進電機的選擇方法
7.1 電機種類的選擇
7.2 位置定位精度的選擇
7.3 從轉速方面來選擇
7.4 由轉速變化率來選擇
7.5 依據使用環境來選擇
7.6 選擇電機的計算方法
第8章 步進電機的使用方法與問題解決方案
8.1 增加動態轉矩的解決方法
8.2 降低振動噪音的解決方法
8.3 改善暫態特性的解決方法
8.4 位置定位精度的解決方法
第9章 步進電機的應用
9.1 應用於復印機
9.2 應用於傳真機
9.3 應用於打字機
9.4 應用於FDD
9.5 應用於監視攝影機
9.6 應用於照明裝置
9.7 應用於自動機械
9.8 應用於游戲機
9.9 應用於醫療機械
參考文獻

本書是關於步進電機使用方法的人門書。書中以圖、表和曲線說明為主，公式描述為輔，適合於步進電機的應用人員、大學電氣專業的學生、步進電機或同類電機的生產廠的設計研發和測試人員使用。

本書詳細介紹了步進電機相數、轉子齒數、主極數和轉速之間的關系，以及三相HB型步進電機、三相PM型步進電機、步進電機的選擇方法和使用方法等。

要想電機正常運轉，步進電機與驅動電路之間的連接是否正確是關鍵。如連接不當，電機會產生振動和噪音，容易出現失步現象。本書針對這些問題提出了一些解決措施。

作者自1965年進人日本伺服（股份）公司以來，一直親自動手開發、設計步進電機，先后開發了單相步進電機、兩相爪極PM型步進電機、二相VR型步進電機、兩相HB型步進電機、三相HB型、PM型和三相爪極PM型步進電機等產品。這些電機均得到實際應用。

作者曾經調研過全球的主要電機客戶，並協助他們完善了步進電機的應用方案。同時，針對各種使用不當的情況，積累了豐富的解決經驗，並且對電機的很多特性進行了改善。

作者剛進人公司工作時，公司只能生產特殊用途的步進電機，幾乎沒有客戶願意使用，所以步進電機每年生產量極少，直到1975年需求才急劇增加。增加的原因是因為計算機終端機的外圍設各、查詢機器等辦公設備上開始大量使用步進電機。主要是因為步進電機較適用於斷續工作形式，同時因為步進電機驅動電路的元器件——晶體管或IC芯片等半導體技術的進步，降低了生產成本，使步進電機整體價格下降。

特別是在1977年，美國生產的軟盤驅動器的磁頭（輸送筒驅動）開始使用步進電機，使小型步進電機的生產量急劇擴大。根據調查機構2002年度的統計，小型電機的世界總生產量超過40億個，其中10％為步進電機。與作者開始研發時1965年的產品數量相比，簡直不可思議。由於積累了一些步進電機設計開發的實踐經驗，希望將這些資料整理成書。當日本OHM社提出出版時，沒有考慮自己的能力就痛快地接受了。

本書的完成得到了許多人的幫助：電機理論部分得到了茨城大學戶恆明教授的指導，以及作者所屬的日本伺服（股份）公司的崛江升社長、大西和夫技術顧問和其他同仁的很多幫助，他們提供了大量的資料；公司外的企業也提供了大量的參考資料；出版時，OHM社出版部的各位工作人員也提供了很多幫助。借此對以上各位表示感謝。

本書提供了各種型號的步進電機和驅動電路，有關這些工業品所有權關系，本書不負任何責任。