步進(jìn)電機(jī)工作原理講解

網(wǎng)上一些視頻做的花里胡哨的，有的描述錯誤，有的關(guān)鍵地方?jīng)]有介紹，本文借助視頻里的截圖詳細(xì)介紹一下步進(jìn)電機(jī)原理。
?

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子：

定子是一個永磁體，每一個磁極各套上帶有齒輪形狀的導(dǎo)磁材質(zhì)。

注意看下圖兩個磁極齒輪，是互相錯開一個角度的。這和定子繞線有關(guān)系，后面會介紹。

步進(jìn)電機(jī)定子：

由下面圖可以看出，定子也有導(dǎo)磁齒輪，并且定子尺數(shù)較轉(zhuǎn)子多幾個，這樣就會導(dǎo)致有的電極對齊，有的電極就會錯開一個角度。定子實際上就是電磁鐵，通過控制電流方向，改變電磁鐵極性實現(xiàn)磁場旋轉(zhuǎn)，從而帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。注意定子的繞線方向，定子面向轉(zhuǎn)子的一側(cè)極性是一樣的，但是轉(zhuǎn)子有兩個極性，這就是轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁材質(zhì)上下錯開一個角度的原因。運動時一邊產(chǎn)生推力，一邊產(chǎn)生吸力。

步進(jìn)電機(jī)工作原理：

當(dāng)出現(xiàn)如下供電方式時，紅色齒輪和轉(zhuǎn)子齒輪異性相吸對齊，黃色齒輪異性排斥錯開一個角度。

改變供電方式，更換另一組線圈，下圖中綠色齒輪異性相吸，藍(lán)色齒輪同性排斥，齒輪開始加速轉(zhuǎn)動。
?

最終綠色齒輪對齊，如下：
?

繼續(xù)更換供電方式，產(chǎn)生如下極性，黃色齒輪有吸合趨勢，紅色齒輪有排斥趨勢，齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
?

最終黃色齒輪對齊，如下：

就這樣不停地變換極性，使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動?？梢詫崿F(xiàn)正傳反轉(zhuǎn)，加速減速等等
?

細(xì)分等等。

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分介紹：

上面介紹的步進(jìn)電機(jī)的工作方式每時每刻只有一組線圈供電，走一步的角度固定，平滑性不太好，如果能夠減小步距角會大大提升性能。如果給兩組線圈同時通電，那么在雙磁場的作用下，轉(zhuǎn)子會停留在中間位置，也就是走了半個步距角，這就是步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)是一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動控制技術(shù)。通過控制各相繞組中的電流，使它們按一定的規(guī)律上升或下降，即在零電流到最大電流之間形成多個穩(wěn)定的中間電流狀態(tài)，相應(yīng)的合成磁場矢量的方向也將存在多個穩(wěn)定的中間狀態(tài)，轉(zhuǎn)子按細(xì)分步距旋轉(zhuǎn)。如下圖所示：

第一個穩(wěn)態(tài)，一組線圈通電。
?

第二個穩(wěn)態(tài)兩組線圈同時通電，轉(zhuǎn)子受力方向如下圖所示，從第一個穩(wěn)態(tài)到第二個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過了半個步距角。