圖文講解步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型結(jié)構(gòu)與原理,，非專(zhuān)業(yè)人士也能看懂

一往冇前

在工業(yè)自動(dòng)化中,，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用非常的廣泛,。例如工業(yè)機(jī)器人,、3D打印機(jī),、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)等都有步進(jìn)電機(jī)的身影,。步進(jìn)電機(jī)的特殊性在于它可以控制轉(zhuǎn)子的角度位置，而不需要傳感器來(lái)控制位置,，因此是一種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng),。與直流無(wú)刷電機(jī)相似，他們都是通過(guò)控制線圈的通電時(shí)序,，使磁鐵之間產(chǎn)生相互作用的力來(lái)旋轉(zhuǎn),。

根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造，可以分為永磁式,、反應(yīng)式和混合式3種,。目前最常用的是混合式步進(jìn)電機(jī),，因?yàn)樗�綜合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。我們先通過(guò)永磁式步進(jìn)電機(jī)來(lái)了解一些其結(jié)構(gòu)和控制原理,，然后進(jìn)一步了解反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制原理,。

為了增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，減少渦輪損失,，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子框架都是由高磁導(dǎo)率的硅鋼片疊成,。在定子框架上有4個(gè)定子齒，將其繞上兩組線圈并通電后,，根據(jù)電磁感應(yīng)原理,，此時(shí)線圈就變成了電磁鐵。

根據(jù)右手定則,，一端會(huì)變成N極一端會(huì)變成S極,，這種極性的變化可以通過(guò)改變電源的正負(fù)極來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。如果將電源的正負(fù)極轉(zhuǎn)換加上一定的規(guī)律性,，定子部分就行形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),，這樣轉(zhuǎn)子就會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)有一個(gè)很重要的參數(shù),，那就是：步距角,。步距角就是一個(gè)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度，其計(jì)算公式為：360度除以括號(hào)轉(zhuǎn)子齒數(shù)乘以運(yùn)行拍數(shù)（永磁體齒數(shù)可以認(rèn)為為1）,。此步進(jìn)電機(jī)的步距角為90度,。

步進(jìn)電機(jī)并不能直接接電源工作，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的是通過(guò)脈沖信號(hào)來(lái)控制器工作的,，因此步進(jìn)電機(jī)的工作需要驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制。通過(guò)PLC編程控制脈沖的數(shù)量和頻率以及電機(jī)各相繞組的功率順序,，控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn),。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有3種，即滿(mǎn)步,、半步以及微步驅(qū)動(dòng),。而根據(jù)通電相數(shù)，滿(mǎn)步驅(qū)動(dòng)又分為單相滿(mǎn)步驅(qū)動(dòng)和雙相滿(mǎn)步驅(qū)動(dòng)兩種,，這個(gè)看圖片我們就很容易能看懂,。

半步驅(qū)動(dòng)就是一次只驅(qū)動(dòng)半個(gè)步距，它是通過(guò)單雙電交替通電實(shí)現(xiàn)的,。當(dāng)單相通電時(shí),，一個(gè)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子指向通電的線圈,，而當(dāng)雙相通電時(shí),，兩個(gè)線圈都產(chǎn)生磁場(chǎng),，合成的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子處于中間位置。大家可以看圖片理解一下,。

微步驅(qū)動(dòng)其實(shí)也不難理解,。隨著電流的大小變化，線圈磁場(chǎng)的強(qiáng)度也會(huì)隨之變化,，轉(zhuǎn)子的平衡位置也會(huì)發(fā)生變化,，這就是微步驅(qū)動(dòng)的原理。A線圈開(kāi)始有最大電流,，B線圈電流為0,，轉(zhuǎn)子指向A線圈。如果A線圈電流慢慢減小,，B線圈電流慢慢增大,，轉(zhuǎn)子就會(huì)慢慢的轉(zhuǎn)向B線圈。宏觀來(lái)看,，A,、B線圈的電流變化都接近于三角函數(shù)曲線。電流每一步變化的大小,，則決定了微步運(yùn)動(dòng)的大小,。雖然步數(shù)越多，運(yùn)動(dòng)越平滑,，但是扭矩也會(huì)相應(yīng)的減小,。

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由軟性材料制作而成的，轉(zhuǎn)子上有多個(gè)凸極,，這樣線圈通電時(shí),，才會(huì)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這類(lèi)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，成本低,，但是動(dòng)態(tài)性能差，可靠性不好,，因此很少使用,。

目前最常用的是混合式步進(jìn)電機(jī)，這類(lèi)電機(jī)綜合了以上兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),。步距角小,，力矩大，動(dòng)態(tài)性能好,�,；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子比較特殊，它是由兩個(gè)帶齒鋼杯裝在永磁鐵的中心軸上組成的,。轉(zhuǎn)子一端N極一端為S極,，N及與S極齒牙是錯(cuò)位的,。常用的混合式步進(jìn)電機(jī)為1.8度步距角，轉(zhuǎn)子有50齒,，而定子只有48齒,，分為8個(gè)主極。如果將這8個(gè)主極分為4對(duì),，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中1對(duì)定子與轉(zhuǎn)子的齒牙是完全對(duì)齊的,，一對(duì)定子與轉(zhuǎn)子的齒牙是錯(cuò)牙的，另外兩組的定子與轉(zhuǎn)子的齒牙則是半對(duì)齊的,。當(dāng)給定子一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí),，定子磁場(chǎng)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子就會(huì)輕微移動(dòng)以便與定子齒位對(duì)齊,，在全驅(qū)動(dòng)情況下,，每次移動(dòng)都是一個(gè)凹齒或者凸齒的一半，這個(gè)角度就是1.8度,。如果是半步驅(qū)動(dòng)的話,，這個(gè)角度會(huì)進(jìn)一步減小，也就是0.9度,。

以上就是步進(jìn)電機(jī)的基本原理,，不知道大家看懂了沒(méi)呢？

魏浩哲

學(xué)到了

景浩jh

很形象

平凡yjr

很好，學(xué)習(xí)了

zhuxiaohu1

學(xué)到了系欸額樓主

z424385518

最后面一個(gè)沒(méi)太懂,，看懂文字了，但具體運(yùn)作一知半解,。

菜鳥(niǎo)1號(hào)CAD

學(xué)習(xí)到了

深圳晨夕

感謝

邢云鶴

感謝分享

whb863

原來(lái)如此,，學(xué)到了，感謝,！