步进电机的结构及基本工作原理

步进电机是一种可以与脉冲信号同步准确地控制旋转角度和转速的电机，步进电机的也称为“脉冲电机”。由于步进电机无需使用位置传感器仅通过开环控制即可实现准确的定位而被广泛用于需要定位的设备中。

 

 

步进电机的结构（两相双极）

下图从左到右分别是步进电机的外观示例、内部结构简图和结构概念简图。

在外观示例中，给出的是HB（混合）型和PM（永磁）型步进电机的外观。在中间的结构图给出的也是HB型和PM型的结构。

步进电机是线圈固定、永磁体旋转的结构。右侧的步进电机内部结构概念图是使用两相（两组）线圈的PM电机示例。在步进电机基本结构示例中，线圈配置在外侧，永磁体配置在内侧。线圈除了两相外，还有三相和五相等相数较多的类型。

有些步进电机具有其他不同的结构，但是为了便于介绍其工作原理而在本文中给出了基本结构的步进电机。通过本文希望了解步进电机基本上采用线圈固定、永磁体旋转的结构。

步进电机的基本工作原理（单相励磁）

下面使用下图来介绍步进电机的基本工作原理。这是上面两相双极型线圈每一相（一组线圈）的励磁示例。该图的前提是状态从①到④变化。线圈分别由线圈1和线圈2组成。另外，电流箭头表示电流流动方向。

①

・使电流从线圈1的左侧流入，从线圈1的右侧流出。

・勿使电流流过线圈2。

・此时，左线圈1的内侧变为N，右线圈1的内侧变为S。

・因此，中间的永磁体被线圈1的磁场吸引，变为左侧S和右侧N的状态并停止。

②

・停止线圈1的电流，使电流从线圈2的上侧流入，从线圈2的下侧流出。

・上线圈2的内侧变为N，下线圈2的内侧变为S。

・永磁体被其磁场吸引，顺时针旋转90°停止。

③

・停止线圈2的电流，使电流从线圈1的右侧流入，从线圈1的左侧流出。

・左线圈1的内侧变为S，右线圈1的内侧变为N。

・永磁体被其磁场吸引，顺时针再旋转90°停止。

④

・停止线圈1的电流，使电流从线圈2的下侧流入，从线圈2的上侧流出。

・上线圈2的内侧变为S，下线圈2的内侧变为N。

・永磁体被其磁场吸引，顺时针再旋转90°停止。

通过电子电路按照上述①至④的顺序切换流过线圈的电流，即可使步进电机旋转。在该示例中，每一次开关动作会使步进电机旋转90°。另外，当使电流不断流过某一线圈时，可以保持停止状态并使步进电机具有保持转矩。顺便提一下，如果将流过线圈的电流顺序反过来，则可以使步进电机反向旋转。