步進電機的機械原理

一、 步進電機分類

1.1、 反應(yīng)式步進電機（VR）:轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、動態(tài)力學(xué)性能差、步距角可以很?。?/p>

1.2、 永磁式步進電機（PM）：轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，轉(zhuǎn)子級數(shù)少，步距角大，力矩大，動態(tài)性能好；

1.3、 混合式步進電機（HB）：結(jié)合VR、PM電機優(yōu)點，輸出力矩大、步距角小、動態(tài)性能好，目前使用最為廣泛，下述以該類電機為例進行介紹。

二、 兩相混合式步進電機結(jié)構(gòu)

2.1、 實物圖如下所示，主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋組成

2.2、結(jié)構(gòu)示意圖如下所示

2.3、剖視圖分析（剖切轉(zhuǎn)子S端）

定子有8個磁極，如下圖所示，綠色繞線的為A相，洋紅色繞線的為B相。轉(zhuǎn)子有50個齒，均勻分布。定子每個磁極有6個齒，總計8*6=48齒。當(dāng)A相定子有一對磁極齒與轉(zhuǎn)子齒完全對齊時，A相定子另一對磁極齒必定與轉(zhuǎn)子齒完全錯開，此時B相定子齒與轉(zhuǎn)子齒呈半齒對齊（或者半齒錯開）。同理可以判斷B相定子齒與轉(zhuǎn)子齒對齊時的狀態(tài)。

2.4、轉(zhuǎn)動原理

①當(dāng)A+接電源正極，A-接電源負極時，A相線圈導(dǎo)通，產(chǎn)生磁場，如圖下圖所示，A相藍色的N極與轉(zhuǎn)子的S極相互吸引對齊，同時A相的S極與轉(zhuǎn)子S極相互排斥而錯開，此時達到穩(wěn)定狀態(tài)

②當(dāng)B+接電源正極，B-接電源負極時，B相導(dǎo)通，此時狀態(tài)如下

③當(dāng)A-接電源正極，A+接電源負極時，A相導(dǎo)通，此時狀態(tài)如下

④當(dāng)B-接電源正極，B+接電源負極時，B相導(dǎo)通，此時狀態(tài)如下

⑤然后回到①圖狀態(tài)，經(jīng)過4個步驟，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒，轉(zhuǎn)子每一個齒對應(yīng)的角度是360/50=7.2°，所以每一個步驟，電機轉(zhuǎn)過的角度就是7.2°/4=1.8°，即步進電機的步距角

2.5、完整畫如下

2.6、轉(zhuǎn)子N極布局

上述解釋的是轉(zhuǎn)子S受力，轉(zhuǎn)子N極齒與S極齒是完全錯開的，如下圖所示，受力分析與S極是一樣的。

三、步進電機演示器功能介紹

為了方便直觀的理解電機轉(zhuǎn)動原理，制作了電機演示器，可以手動操作，也可以自動操作，具有4拍和8拍模式，速度也可自行調(diào)節(jié)