图解步进電(diàn)机基本结构和工作原理(lǐ)

    本文(wén)对步进電(diàn)机的基本构造跟工作原理(lǐ)内容比较复杂，我尽可(kě)能(néng)简单点讲，让大家都能(néng)够清楚的了解到，从初學(xué)者到技术者大家都能(néng)學(xué)会，不懂的可(kě)以资讯汉德保小(xiǎo)编。

    通过给步进電(diàn)机加装直線(xiàn)运动执行机构或齿轮箱装置，更可(kě)以实现更加复杂、精密的線(xiàn)性运动控制要求。也就是我们常见的减速步进電(diàn)机、丝杆步进電(diàn)机、刹車(chē)步进電(diàn)机等，通过加装配置使得步进電(diàn)机多(duō)功能(néng)应用(yòng)化。

    步进電(diàn)机也叫步进器，它利用(yòng)電(diàn)磁學(xué)原理(lǐ)，将電(diàn)能(néng)转换為(wèi)机械能(néng)。步进電(diàn)机一般由前后端盖、轴承、中心轴、转子铁芯、定子铁芯、定子组件、波纹垫圈、螺钉等部分(fēn)构成，是由缠绕在電(diàn)机定子齿槽上的線(xiàn)圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺線(xiàn)管，而在電(diàn)机中，绕在定子齿槽上的金属丝则叫做绕组、線(xiàn)圈、或相。这也就是我们常见的二相步进電(diàn)机、三相步进電(diàn)机、五相步进電(diàn)机的由来。下图是步进電(diàn)机的基本构造。

2、步进電(diàn)机的工作原理(lǐ)

     步进電(diàn)机是怎么工作的呢(ne)？是由什么来控制的呢(ne)？使得步进電(diàn)机工作的叫驱动器，业内也叫步进電(diàn)机驱动器。步进電(diàn)机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑電(diàn)路，控制步进電(diàn)机的绕组以一定的时序正向或反向通電(diàn)， 使得電(diàn)机正向/反向旋转，或者锁定。
   以1.8度两相步进電(diàn)机為(wèi)例：当两相绕组都通電(diàn)励磁时，電(diàn)机输出轴将静止并锁定位置。在额定電(diàn)流下使電(diàn)机保持锁定的最大力矩為(wèi)保持力矩。如果其中一相绕组的電(diàn)流发生了变向，则電(diàn)机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。同理(lǐ)，如果是另外一项绕组的電(diàn)流发生了变向，则電(diàn)机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。当通过線(xiàn)圈绕组的電(diàn)流按顺序依次变向励磁时，则電(diàn)机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。对于 1.8度两相步进電(diàn)机旋转一周需200步。
     两相步进電(diàn)机有(yǒu)两种绕组形式：双极性和单极性。双极性電(diàn)机每相上只有(yǒu)一个绕组線(xiàn)圈，電(diàn)机连续旋转时電(diàn)流要在同一線(xiàn)圈内依次变向励磁，驱动電(diàn)路设计上需要八个電(diàn)子开关进行顺序切换。单极性電(diàn)机每相上有(yǒu)两个极性相反的绕组線(xiàn)圈，電(diàn)机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组線(xiàn)圈进行通電(diàn)励磁。驱动電(diàn)路设 计上只需要四个電(diàn)子开关。在双极性驱动模式下，因為(wèi)每相的绕组線(xiàn)圈為(wèi)100%励磁，所以双极性驱动模式下電(diàn)机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约 40%。

     步进電(diàn)机的是通过位移转动来实现功能(néng)的，那么步进電(diàn)机的准确，也就是我们说的步距角这个有(yǒu)哪些标准？下面继续分(fēn)析

3、准确位置控制
  步进電(diàn)机以一个固定的步距角转动，就像时钟内的秒(miǎo)针。这个角度称為(wèi)基本步距角。汉德保提供两种基本步距角来作為(wèi)标准電(diàn)机：基本步距角為(wèi)1.8°两相步进電(diàn)机和基本步距角為(wèi)1.2°的三相步进電(diàn)机。
  除标准電(diàn)机以外，汉德保也提供其它基本步距角的步进電(diàn)机，分(fēn)别是0.72°，0.9°，1.5°，3.6°，3.75°。这些電(diàn)机并没有(yǒu)列在此目录中，具體(tǐ)事宜请联系汉德保電(diàn)机。

     知道了步进電(diàn)机是通过驱动器得到脉冲信号来发射指令工作的，需高精度定位的系统如下所示。控制器发出的脉冲信号可(kě)以准确地控制步进電(diàn)机的转动角度和速度。那么我们需要进一步了解，什么是脉冲信号？

5、什么是脉冲信号？

    脉冲信号是一个電(diàn)压反复在ON 和OFF 之间改变的電(diàn)信号。
    每个ON/OFF周期被记為(wèi)一个脉冲。单个脉冲信号指令使電(diàn)机出力轴转动一步。
    对应電(diàn)压ON和OFF情况下的信号電(diàn)平被分(fēn)别称為(wèi)“H”和“L”。

    我们了解到了脉冲信号是什么，也知道了脉冲跟步进電(diàn)机有(yǒu)者一种合作关系，要记住两点，步进電(diàn)机的转动距离跟脉冲数成比例，步进電(diàn)机的转速跟脉冲频率成比例，下面我们详细讲解一下这两个的比例关系。

6、转动距离与脉冲数成比例关系

    步进電(diàn)机的转动距离正比于施加到驱动器上的脉冲信号数（脉冲数）。
    步进電(diàn)机转动（電(diàn)机出力轴转动角度）和脉冲数的关系如下所示：

7、转速与脉冲频率成比例关系

    步进電(diàn)机的转速与施加到驱动器上的脉冲信号频率成比例关系。
    電(diàn)机的转速[r/min] 与脉冲频率[Hz] 的关系如下（整步模式）：

     根据以上的步进電(diàn)机的基本构造跟工作原理(lǐ)，我们了解到了步进電(diàn)机是一个怎么运动，怎么工作的机械元件，那么步进電(diàn)机在应用(yòng)的时候有(yǒu)哪些优点呢(ne)？

8、高力矩、小(xiǎo)體(tǐ)积

     步进電(diàn)机的重要特征之一是高力矩、小(xiǎo)體(tǐ)积。因此得应用(yòng)于好多(duō)行业，譬如口罩机，核酸检测机，传动设备，激光设备等等。
     这些特征使得步进電(diàn)机具有(yǒu)优秀的加速和响应，使得这些電(diàn)机非常适合那些需要频繁启动和停止的应用(yòng)中。
     汉德保也有(yǒu)带减速机型電(diàn)机可(kě)供选择，以满足低速下更高力矩的需求。

总结：以上就是关于步进電(diàn)机的一些基本知识，如果你们有(yǒu)应用(yòng)到，需要購(gòu)买设备，或者维修替换的，可(kě)以咨询汉德保小(xiǎo)编，18年技术沉淀，厂家直销只為(wèi)给您提供更加信赖的品牌。