中专十大最好专业解析深入浅出步进电机的构造运行机制与独特优势
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正向或反向通电，从而导致整个设备产生旋转或保持静止状态。
以1.8度两相步进电机为例，当两个相互独立但同步运行的绕组同时被励磁时，输出轴会保持静止并锁定当前位置。在适当流动的励磁条件下，即可维持最大力矩用于保持力矩。如果其中一个相对应的绕组发生了励磁方向变化，那么整体会顺着预先设定的方向移动一步(即1.8度)。同样，如果是另一个相对应绕组发生了励磁方向变化，那么整体将沿着与前者恰好相反方向移动一步(也就是1.8度)。当按此规律依次改变每个绕组中的励磁方向时，就能实现连续、高精度地旋转一步，以达到高效率且准确性的运行效果。此类两相步进直流伺服马达在完成一周需要200步才能完成一次完整循环。
两种不同类型的一般形式是双极性和单极性。这两者的主要区别在于它们如何设计并组织其相关部分。一种形式采用双极性，每个相中只有一个线圈，而另一方则有两个线圈，但彼此呈现出完全不同的激励状态。当连续旋转过程中，对于每一个针对相同某一轮形上形成100%有效力的励磁，则该双极模式下的性能比单极模式要强大约40%。
加速/减速运动管理
双侧分辨率
单侧分辨率
图 2 步进技术工作原理
特点：
高级定位管理
基于输入脉冲数值，可以确定轴所做出的角量；位置误差小至0.01°，且不会累积。
精细调节变速功能
由于它受制于输入频率之影响，可实现超越任何带有齿轮箱调整机构之范围内仅需简单调整即可获得精密化程度。
正向/逆向运算能力，以及急停及固定操作支持
从起始到终端都能有效管理力矩及其位置，并包含锁定状态下持续输出力矩。
低速环境下的高级定位解决方案
尽管无需齿轮箱，更能保证低成本、高效益，同时减少空间需求，与传统方法比较更具优势。
延长寿命用途
由于无刷设计，使得其耐用时间更长，而且一般情况下，其最终寿命由轴承决定而非其他因素。
振动噪音问题分析
共振现象通常出现在低负载条件下，当近似或等同于固有频率时出现失去同步的问题，在避免共振区域内运行可以防止这一现象发生。而微细化驱动策略意味着增加更多的小规模运动单元，将原来的一次迁移行为拆解成多个单位执行，从而降低振荡水平以及噪声产生。这可以通过修改恒功弧长度来实施微细化，每次迁移后结果只比整体迁移后的结果稍弱15%，使用正弦波表征则进一步降低20%以上效益。此举虽然未显著提升分辨能力，却提升了平稳性、降低噪音水平，使其更加适合各种应用领域需求。
