导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能够直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，步进电机可以实现对其转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈控制系统即可实现高效的开环控制。此外，由于其简单结构和低成本，步进电机已经成为许多应用领域中不可或缺的工具。
基本结构与工作原理：
步进电机基本结构（如图1所示）
工作原理
步进驱动器通过逻辑电子元件来处理来自外部的脉冲信号，并且根据这些信号来选择性地通上或关闭绕组，以此来产生正向或反向旋转，以及锁定功能。以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组同时励磁时，输出轴保持静止并锁定位置。在额定条件下，可以维持最大力矩。如果其中一相绕组发生了变向，则按照既定的方向执行一步(1.8度)。同样，如果是另一相绕组变向，则按照与前者相反方向执行一步(1.8度)。当按顺序依次改变每个绕组中的励磁时，便能实现连续且精确的旋转。对于双极性两相步进電機，每周需要200步。
两种主要类型：
双极性：每个相有一个线圈，在运行过程中会依次在同一个线圈内进行励磁，因此需要八个电子开关。
单极性：每个相有两个不同极性的线圈，只需要四个电子开关交替激活。这使得单极性的驱动模式提供比双极性的40%更高的输出力矩。
加速/减速运动控制：
2 相(双极性)步進電機
2 相(单極性)步進電機
图 3 步進電機工作原理圖
特点：
精准位置控制：输入脉冲数量决定轴位角，对象误差小于10分之一度，不累积。
精确转速：基于输入频率，可实现精细调节。
正负轉動與急停及鎖定功能：在整个速度范围内有效調節力矩與位置，並具有静止状态下的稳固力矩输出。
低轉速運行時之精確位置調控能力：無需齿轮箱，即可平稳運行並輸出較大力的矩，減少功耗、避免誤差增加，同时降低成本、节省空间。
長壽命設計：無刷設計延長使用寿命，一般取决於軸承性能。
振動與噪音問題：
當頻率接近或等於轉子固有頻率時會發生共振，有可能導致失業現象。解決方法包括避開共振區間以及通過微分驅動來提高分辨率，這可以通過調整電流比例實現，而不是增加單個運動點的準確度，但卻能夠減少震動並降低噪音水平。
結論：
在工業應用中，隨著對運動管理技術要求越來越高，使用我們選擇適合任務需求的一種特殊類型—「無負載」型電子馬達—已經成為實用的選擇。我們研究了這些新技術如何應用到印刷設備中，並討論了它們如何改善系統性能。我們還探討了這些技術如何將從傳統馬達過渡到新的移動平台上帶來變革，我們認為這些變革對未來幾年都會持續影響印刷設備市場。我們鼓勵其他專家繼續進行相關研究，以揭示更多關於智能化打印機優化性能可能性的事宜。此外，我們還希望見證未來科技創新的發展，它將不僅限於提升效率和品質，而且還將促使打印業界產生革命性的變革，使其更加智能化、高效可靠，并最终成为未来制造业发展的一个重要支撑力量。
