步進電機是如何工作的？

作為我們生活中最常見的控制系統(tǒng)之一，芝識課堂已經(jīng)講解了步進電機的應(yīng)用、特點及分類，朋友們一定好奇步進電機是怎么進行工作的吧？那今天我們就跟隨步進電機的節(jié)奏一步步來學(xué)習(xí)了解步進電機的工作原理吧！

步進電機作為能逐步驅(qū)動至指定旋轉(zhuǎn)角度的電機，其最基本的工作就是步進的操作，即步進電機通過轉(zhuǎn)子在一定角度重復(fù)運動的方式進行旋轉(zhuǎn)。該角度稱為步距角，是步進電機的驅(qū)動單元。步進電機根據(jù)相同的步距角進行旋轉(zhuǎn)，就像人們一步步上下樓梯一樣。圖1展示了步進電機最基本的工作原理示意圖。

圖1

步距角是步進電機運動的基礎(chǔ)。步距角取決于電機上的磁極總數(shù)。步距角的計算公式如下所示：

步距角＝360度/N，其中N＝（NPH×PH）

●   NPH：每相的磁極數(shù)。

●   PH：相數(shù)。

●   N：各項的磁極總數(shù)。

電機類型通常稱為“PH相／N極電機”。如圖2所示，左側(cè)為2相／4極，右側(cè)為3相／6極。若為2相4極電機，則步距角將為90度。

圖2

工作時，通過連續(xù)執(zhí)行所有步進操作使步進電機旋轉(zhuǎn)。若想了解步進具體操作，關(guān)鍵是要了解電流在電機定子繞組內(nèi)的流動方向與定子磁極方向之間的關(guān)系。在此，我們以雙極型電機為例，來詳細解釋一下電流在定子繞組內(nèi)的流動方向與磁極方向之間的關(guān)系。如圖3所示，通過改變定子繞組中的電流方向就可以改變定子磁極的方向。

圖3

接下來讓我們來了解一下電機電流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的關(guān)聯(lián)性，圖4所示的是當反復(fù)切換定子繞組內(nèi)的電流方向時，采用2相4極電機的定子磁極和轉(zhuǎn)子運動的情況。轉(zhuǎn)子通過切換定子繞組內(nèi)的電流方向、轉(zhuǎn)子磁極，以及各相定子的磁極排斥和吸引來進行步進操作。因此，當連續(xù)執(zhí)行上述操作時，步進電機旋轉(zhuǎn)。

圖4

勵磁模式是描述定子磁極時最常用的術(shù)語，在操作步進電機時不同勵磁模式顯得非常重要，勵磁模式主要分為全步、半步和微步三種。

以2相4極電機為例，步距角為90度。電機以全步距角（此示例中為90度）進行移動／旋轉(zhuǎn)的操作模式稱為全步模式。若只能將電機轉(zhuǎn)動全步距角的一半角度（此示例中為45度）。該操作模式稱為半步模式。而能應(yīng)用于更為精細的步進角度尺寸，通常稱為微步模式。在微步模式下，電機可以按照全步距角的分數(shù)形式轉(zhuǎn)動，這些分數(shù)可以精確到全步距角的1/4、1/8、1/16，甚至1/32。

勵磁方式和單次步進操作下的步距角之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5

我們結(jié)合實際應(yīng)用，將勵磁模式與2相4極電機單次旋轉(zhuǎn)的步進數(shù)之間的關(guān)系匯總，大家可以直觀的比較一下三個模式下步進電機轉(zhuǎn)角的區(qū)別。

圖6

在熟悉了步進電機的基本工作原理之后，接下來芝識課堂就要跟大家好好的講一講步進電機重要的驅(qū)動IC知識了，千萬不要錯過哦！