步进电机和步进驱动器是如何工作

步进电机是含有分段磁化转子和由电磁线圈的规定数目的定子的简单的两相无刷同步电动机。当通电时，这些线圈会产生南北轮询，推动或拉动分段磁化转子以使其旋转。该图显示了典型混合式步进电机的内部结构和齿对齐。围绕整个直径均匀分布的细齿提供导致机械运动的增量角旋转。

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步进电机由两个绕组（2相）组成，直流电流供电。当一个绕组中的电流反向时，电机轴移动一步。通过反转每个绕组中的电流，可以轻松精确地控制电机的位置和速度，这使得步进电机非常适用于许多不同的运动控制应用。步进大小由电机设计特性决定，1.8°步进角最常见（由200个齿组成）。其他步距角很容易获得。每转步数的计算方法是将360°除以步距角。

步进电机是通过保持转矩和相应的额定电流来选择的。保持转矩指定了在不引起连续旋转的情况下施加到电机（以其额定电流通电）的最大外部转矩。在电机开始旋转时，可用扭矩通常称为拉出扭矩。拉出扭矩额定值表示为绘制在电机速度/扭矩曲线上的值。

步进电机的线圈可以配置为单极或双极排列。由于简单的步进电机驱动器电子设备可用于对线圈进行排序以旋转电机轴，因此单极配置最容易控制。双极排列需要更复杂的驱动器来正确排列绕组以控制电机，这也提供了额外的性能优势，例如更高的保持扭矩。

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步进驱动器可提供各种电压和电流额定值。电机的性能高度依赖于驱动器提供的电流和电压。术语整步、半步和“微步”通常用于讨论步进电机。例如，1.8°步进电机在360°整圈旋转中有200个离散位置。由于360°除以200等于1.8°，因此每次命令电机走一步时，电机轴将前进1.8°-称为整步。术语“半步”表示0.9°步距角（完整1.8°步距的一半），这是通过开关技术实现的，该技术交替向每个绕组依次施加正电流、无电流和负电流。

术语“微步”是指一种更复杂的控制形式，它超越了电机相绕组之间的简单功率切换，以控制发送到各个绕组的电流量。

微步进的一个主要好处是降低电机以其固有频率运行时出现的共振幅度。微步进允许轴定位在整步和半步方法提供的1.8°或0.9°位置以外的位置。微步位置出现在转子旋转的两个角点之间。最常见的微步增量是整步的1/5、1/10、1/16、1/32、1/125和1/250。

文章来源：博扬智能

　　审核编辑：鄢孟繁