新聞來源：MPS發(fā)布日期：2020-07-17
步進(jìn)電機(jī)基本工作原理
步進(jìn)電動機(jī)主要特征是其軸通過執(zhí)行步進(jìn)（即以固定的角度移動）來旋轉(zhuǎn)。此效果是由電動機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并通過簡單地計算步驟的執(zhí)行方式即可知道軸的準(zhǔn)確角位置，而無需傳感器。此功能還使其適用于廣泛的應(yīng)用程序。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理與所有電動機(jī)一樣，步進(jìn)電動機(jī)具有固定部分（定子）和活動部分（轉(zhuǎn)子）。在定子上有齒，通過線圈連接。而轉(zhuǎn)子是永磁體或可變磁阻鐵芯。圖1 示出了表示電動機(jī)截面的圖，其中轉(zhuǎn)子是可變磁阻鐵芯。
圖1：步進(jìn)電機(jī)的橫截面
步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理如下：通過給一個或多個定子相通電，線圈中流動的電流會產(chǎn)生磁場，并且轉(zhuǎn)子與該磁場對齊。通過依次提供不同的相位，轉(zhuǎn)子可以旋轉(zhuǎn)特定的位移量以達(dá)到所需的最終位置。圖2顯示了工作原理。首先，線圈A通電，轉(zhuǎn)子與其產(chǎn)生的磁場對齊。線圈B通電后，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn) 60°以與新磁場對準(zhǔn)。線圈C通電時也會發(fā)生同樣的情況。在圖中定子齒的顏色表示由定子繞組產(chǎn)生的磁場方向。
圖2：步進(jìn)電機(jī)工作原理
步進(jìn)電機(jī)的類型和構(gòu)造
步進(jìn)電機(jī)的性能（無論是分辨率（或步長），速度還是扭矩 ）都受構(gòu)造細(xì)節(jié)的影響，同時，這也可能會影響電機(jī)的控制方式。實際上，并非所有步進(jìn)電機(jī)都具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（或構(gòu)造），因為轉(zhuǎn)子和定子的配置不同。
轉(zhuǎn)子
對于步進(jìn)電機(jī)，基本上有三種類型的轉(zhuǎn)子：
永磁轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子是與定子電路產(chǎn)生的磁場對準(zhǔn)的永磁體。該解決方案保證了良好的扭矩以及制動扭矩。這意味著，即使線圈沒有通電，電動機(jī)也將抵抗位置變化。該解決方案的缺點是它具有較低的速度和較低的分辨率。圖3示出了永磁體步進(jìn)電動機(jī)的一部分的圖示。
圖3：永磁步進(jìn)電機(jī)
可變磁阻轉(zhuǎn)子： 轉(zhuǎn)子由鐵芯制成，并具有使其與磁場對準(zhǔn)的特定形狀（請參 見圖1和圖2）。通過這種解決方案，更容易達(dá)到更高的速度和分辨率，但是它產(chǎn)生的扭矩通常更低，并且沒有制動扭矩。
混合轉(zhuǎn)子： 這種轉(zhuǎn)子具有特定的結(jié)構(gòu)，是永磁體和可變磁阻版本的混合體。轉(zhuǎn)子有兩個帶有交替齒的蓋，并軸向磁化。這種配置使電動機(jī)既具有永磁體又具有可變磁阻形式的優(yōu)點，特別是高分辨率，速度和扭矩。這種更高的性能要求更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此需要更高的成本。圖4顯示了該電動機(jī)結(jié)構(gòu)的簡化示例。線圈A通電后，N磁化帽的齒與定子的S磁化齒對齊。同時，由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，S磁化的齒與定子的N磁化的齒對齊。盡管步進(jìn)電動機(jī)的工作原理是相同的，但實際電動機(jī)的結(jié)構(gòu)卻更復(fù)雜，齒數(shù)比圖中所示的要多。大量的齒使得電機(jī)可以減小至0.9°的小步長。
圖4： 混合式步進(jìn)電機(jī)
定子
定子是電動機(jī)的一部分，負(fù)責(zé)產(chǎn)生將與轉(zhuǎn)子對齊的磁場。定子電路的主要特征包括其相數(shù)和極對數(shù)以及導(dǎo)線配置。相數(shù)是獨立線圈的數(shù)目，而極對數(shù)則表示每個相如何占據(jù)主要的齒對。最常用的是兩相步進(jìn)電動機(jī)，而不太常用的是三相和五相電動機(jī)（請參見圖5和 圖6）。 兩相定子繞組（左），三相定子繞組（右）
圖5：兩相定子繞組（左），三相定子繞組（右）
圖6：兩相單極對定子（左）和兩相偶極對定子（右）
以上就是此次介紹步進(jìn)電機(jī)基本原理工作及步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)部件簡介。
