步進馬達的種類依照結(jié)構(gòu)來分可以分成三種:永久磁鐵PM式(permanent magnet type)、可變磁阻VR式(variable reluctance type)、以及復(fù)合式(hybrid type)。
一、永久磁鐵PM式(permanent magnet type)
PM式步進馬達的轉(zhuǎn)子是以永久磁鐵制成,其特性為線圈無激磁時,由於轉(zhuǎn)子本身具磁性故仍能產(chǎn)生保持轉(zhuǎn)矩。PM式步進馬達的步進角依照轉(zhuǎn)子材質(zhì)不同而有所改變,例如鋁鎳鈷系(alnico)磁鐵轉(zhuǎn)子之步進角較大,為45°或90°,而陶鐵系(ferrite)磁鐵因可多極磁化故步進角較小,為7.5°及15°。
二、可變磁阻VR式(variable reluctance type)
VR式步進馬達的轉(zhuǎn)子是以高導(dǎo)磁材料加工制成,由於是利用定子線圈產(chǎn)生吸引力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,因此當(dāng)線圈未激磁時無法保持轉(zhuǎn)矩,此外,由於轉(zhuǎn)子可以經(jīng)由設(shè)計提高效率,故VR式步進馬達可以提供較大之轉(zhuǎn)矩,通常運用於需要較大轉(zhuǎn)矩與精確定位之工具機上,VR式的步進角一般均為15°。
三、復(fù)合式(hybrid type)
復(fù)合式步進馬達在結(jié)構(gòu)上,是在轉(zhuǎn)子外圍設(shè)置許多齒輪狀之突出電極,同時在其軸向亦裝置永久磁鐵,可視為PM式與VR式之合體,故稱之為復(fù)合式步進馬達,復(fù)合式步進馬達具備了PM式與VR式兩者的優(yōu)點,因此具備高精確度與高轉(zhuǎn)矩的特性,復(fù)合式步進馬達的步進角較小,一般介於1.8°~3.6°之間,最常運用於OA器材如影印機、印表機或攝影器材上。
步進馬達由微電腦控制器所控制,當(dāng)控制訊號自微電腦輸出後,隨即藉由驅(qū)動器將訊號放大,達到控制馬達運轉(zhuǎn)的目的,整個控制流程中并無利用到任何回饋訊號,因此步進馬達的控制模式為典型的閉回路控制(Close loop cONtrol)。閉回路控制的優(yōu)點為控制系統(tǒng)簡潔,無回饋訊號因此不需感測器成本較低,不過正由於步進馬達的控制為開路控制,因此若馬達發(fā)生失步或失速的情況時,無法立即利用感測器將位置誤差傳回做修正補償,要解決類似的問題只能從了解步進馬達運轉(zhuǎn)特性著手。
所謂失速是指當(dāng)馬達轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度無法跟上定子激磁速度時,造成馬達轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動。馬達失速的現(xiàn)象各種馬達都有發(fā)生的可能,在一般的馬達應(yīng)用上,發(fā)生失速時往往會造成繞組線圈燒毀的後果,不過步進馬達發(fā)生失速時只會造成馬達靜止,線圈雖然仍在激磁中,但由於是脈波訊號,因此不會燒毀線圈。