揭秘无刷电机和有刷电机的区别步进电机的核心结构工作原理与独特特性深度解析
导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能够直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，步进电机可以实现对转向、速度和旋转角度的精确控制。在不使用闭环反馈控制系统的情况下，这种开环控制系统就能提供高精度的位置和速度控制。
基本结构与工作原理
步进电机基本结构（如图1所示）
工作原理
步进驱动器根据外部输入的控位脉冲以及方向信号，通过内部逻辑电子元件来处理这些信息。这种处理方式使得驱动器能够准确地触发每个绕组以确定时序进行通或断路，从而引起相应的正/逆旋转或保持位置稳定。
以1.8度两相步进电机为例：
当两个绕组同时通有励磁时，输出轴会静止并锁定当前位置。在适量励磁下，即可维持最大力矩。如果其中一个绕组发生了功率变化，则设备会按照既定的方向移动一步(即1.8度)。同样的，如果是另外一项绕组发生了功率变化，则设备将按照与前者相反方向移动一步(又是1.8度)。当按顺序依次变换各个线圈中的励磁时，就能实现连续且精确的一步一致旋转，同时保证运行效率极高。这意味着对于2相双极性型高速马达，每完成一次完整360度周期需要200次小幅调整。
两相步进马达有两种主要形式：单极性及双极性。
双极性型仅在每个半径上设有一根线圈，当轮子在其周围不断循环时，只需交替使用同一半径上的两个线圈。而驱动部分则必须配置八个电子开关，以便于正确排序打开关闭。
单极性的版本则配备了四根彼此对立方向但相同大小力的线圈。当轮子继续沿其轨迹运转时，只需交替启用同一圆盘上的两个对立面线圈，而驱动部分只需要四个电子开关来进行切换。此外，由于双极性的工作模式中每条路径都完全激活，因此双侧操作增加约40%至比单侧操作强劲。
加速减速运动管理
• 精准位置管理
利用输入脉冲数量确定旋转角，并保持该角随时间几乎无改变的小误差，这样不会累积误差而导致偏移。
• 高分辨率速度调节
由于输入频率决定直流马达的最终运行速度，可以轻松实现在不同的应用场合中灵活调节带宽，从而达到更好的精密化水平。
• 正向/逆向驾驭功能及紧急制停及锁定功能
无论是在任何给定的速度范围内，无论是在低速还是高速，都能有效地操控力矩输出以及同步到指定位置，并且，在某些情况下还可以让它固定住，以防止进一步移动，或者释放压力以保护用户安全。
因此，我们可以看到这一系列优势使得这类马达广泛应用于多种环境中，如打印、扫描仪、摄像头等，其重要作用之一就是提供高级别自动化解决方案，使得复杂任务变得简单易行，同时也提高生产效率从而降低成本。
