圖解步進電機基本結(jié)構(gòu)和工作原理

    本文對步進電機的基本構(gòu)造跟工作原理內(nèi)容比較復(fù)雜，我盡可能簡單點講，讓大家都能夠清楚的了解到，從初學(xué)者到技術(shù)者大家都能學(xué)會，不懂的可以資訊漢德保小編。

    通過給步進電機加裝直線運動執(zhí)行機構(gòu)或齒輪箱裝置，更可以實現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線性運動控制要求。也就是我們常見的減速步進電機、絲桿步進電機、剎車步進電機等，通過加裝配置使得步進電機多功能應(yīng)用化。

    步進電機也叫步進器，它利用電磁學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。步進電機一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘?shù)炔糠謽?gòu)成，是由纏繞在電機定子齒槽上的線圈驅(qū)動的。通常情況下，一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管，而在電機中，繞在定子齒槽上的金屬絲則叫做繞組、線圈、或相。這也就是我們常見的二相步進電機、三相步進電機、五相步進電機的由來。下圖是步進電機的基本構(gòu)造。

2、步進電機的工作原理

     步進電機是怎么工作的呢？是由什么來控制的呢？使得步進電機工作的叫驅(qū)動器，業(yè)內(nèi)也叫步進電機驅(qū)動器。步進電機驅(qū)動器根據(jù)外來的控制脈沖和方向信號，通過其內(nèi)部的邏輯電路，控制步進電機的繞組以一定的時序正向或反向通電， 使得電機正向/反向旋轉(zhuǎn)，或者鎖定。
?  以1.8度兩相步進電機為例：當(dāng)兩相繞組都通電勵磁時，電機輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機保持鎖定的最大力矩為保持力矩。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向，則電機將順著一個既定方向旋轉(zhuǎn)一步（1.8度）。同理，如果是另外一項繞組的電流發(fā)生了變向，則電機將順著與前者相反的方向旋轉(zhuǎn)一步（1.8度）。當(dāng)通過線圈繞組的電流按順序依次變向勵磁時，則電機會順著既定的方向?qū)崿F(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)步進，運行精度非常高。對于 1.8度兩相步進電機旋轉(zhuǎn)一周需200步。
     兩相步進電機有兩種繞組形式：雙極性和單極性。雙極性電機每相上只有一個繞組線圈，電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)時電流要在同一線圈內(nèi)依次變向勵磁，驅(qū)動電路設(shè)計上需要八個電子開關(guān)進行順序切換。單極性電機每相上有兩個極性相反的繞組線圈，電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)時只要交替對同一相上的兩個繞組線圈進行通電勵磁。驅(qū)動電路設(shè) 計上只需要四個電子開關(guān)。在雙極性驅(qū)動模式下，因為每相的繞組線圈為100%勵磁，所以雙極性驅(qū)動模式下電機的輸出力矩比單極性驅(qū)動模式下提高了約 40%。

     步進電機的是通過位移轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)功能的，那么步進電機的準(zhǔn)確，也就是我們說的步距角這個有哪些標(biāo)準(zhǔn)？下面繼續(xù)分析

3、準(zhǔn)確位置控制
??步進電機以一個固定的步距角轉(zhuǎn)動，就像時鐘內(nèi)的秒針。這個角度稱為基本步距角。漢德保提供兩種基本步距角來作為標(biāo)準(zhǔn)電機：基本步距角為1.8°兩相步進電機和基本步距角為1.2°的三相步進電機。
??除標(biāo)準(zhǔn)電機以外，漢德保也提供其它基本步距角的步進電機，分別是0.72°，0.9°，1.5°，3.6°，3.75°。這些電機并沒有列在此目錄中，具體事宜請聯(lián)系漢德保電機。

     知道了步進電機是通過驅(qū)動器得到脈沖信號來發(fā)射指令工作的，需高精度定位的系統(tǒng)如下所示?？刂破靼l(fā)出的脈沖信號可以準(zhǔn)確地控制步進電機的轉(zhuǎn)動角度和速度。那么我們需要進一步了解，什么是脈沖信號？

5、什么是脈沖信號？

    脈沖信號是一個電壓反復(fù)在ON 和OFF 之間改變的電信號。
    每個ON/OFF周期被記為一個脈沖。單個脈沖信號指令使電機出力軸轉(zhuǎn)動一步。
    對應(yīng)電壓ON和OFF情況下的信號電平被分別稱為“H”和“L”。

    我們了解到了脈沖信號是什么，也知道了脈沖跟步進電機有者一種合作關(guān)系，要記住兩點，步進電機的轉(zhuǎn)動距離跟脈沖數(shù)成比例，步進電機的轉(zhuǎn)速跟脈沖頻率成比例，下面我們詳細講解一下這兩個的比例關(guān)系。

6、轉(zhuǎn)動距離與脈沖數(shù)成比例關(guān)系

    步進電機的轉(zhuǎn)動距離正比于施加到驅(qū)動器上的脈沖信號數(shù)（脈沖數(shù)）。
    步進電機轉(zhuǎn)動（電機出力軸轉(zhuǎn)動角度）和脈沖數(shù)的關(guān)系如下所示：

7、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成比例關(guān)系

    步進電機的轉(zhuǎn)速與施加到驅(qū)動器上的脈沖信號頻率成比例關(guān)系。
    電機的轉(zhuǎn)速[r/min] 與脈沖頻率[Hz] 的關(guān)系如下（整步模式）：

     根據(jù)以上的步進電機的基本構(gòu)造跟工作原理，我們了解到了步進電機是一個怎么運動，怎么工作的機械元件，那么步進電機在應(yīng)用的時候有哪些優(yōu)點呢？

8、高力矩、小體積

     步進電機的重要特征之一是高力矩、小體積。因此得應(yīng)用于好多行業(yè)，譬如口罩機，核酸檢測機，傳動設(shè)備，激光設(shè)備等等。
     這些特征使得步進電機具有優(yōu)秀的加速和響應(yīng)，使得這些電機非常適合那些需要頻繁啟動和停止的應(yīng)用中。
     漢德保也有帶減速機型電機可供選擇，以滿足低速下更高力矩的需求。

總結(jié)：以上就是關(guān)于步進電機的一些基本知識，如果你們有應(yīng)用到，需要購買設(shè)備，或者維修替換的，可以咨詢漢德保小編，18年技術(shù)沉淀，廠家直銷只為給您提供更加信賴的品牌。