深入探究步进电机精髓专业电机生产厂商揭秘基本构造运作机理与独特优势
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其转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈控制系统即可实现高效的开环控制。这种简便且成本低廉的系统使得步进电机成为各种精密运动控制领域不可或缺的组成部分。
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提供的脉冲信号和方向指令，利用内部逻辑处理程序来管理两相或多相绕组，以确定何时正向或反向通流，使得输出轴按照预设模式进行旋转，或保持静止锁定。
以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组同时励磁时，输出轴保持静态并锁定位置。在适当条件下，如果一个绕组发生逆变，则输出轴会顺着既定的方向旋转一步(1.8度)。同样，如果是另一个绕组逆变，则输出轴将沿着与前者相反方向移动一步(又是1.8度)。当通过每个绕组按序性地改变励磁状态时，输出轴就能连续按照既定的路径进行精准旋转。此类2相步进直流串联伺服马达需要200个脉冲才能完成一周完整循环。
两相步进马达有双极性和单极性的两个不同类型形式：
双极性型只有一个线圈，每次运行都要在同一线圈内依次变换励磁，从而在八个电子开关切换中执行所有必要操作。
单极性型则有两个互补偏置于相同点上但具有不同的极性的线圈，每次运行只交替使用这两个线圈中的任意一条，即四个电子开关切换足以满足要求。
由于双极性驱动模式下的每次励磁都是100%，因此该模式比单极性方式提高了约40% 的力矩性能。
加速/减速运动调控
2 相（双极）步迁马达
2 相（单極）馬達
图 3：機電系統運作過程圖
特點：
• 精確位置調節
通過輸入脈衝數量來確定軸轉動角度，其位置誤差極小且不累積，可達到小於10分之一度之準確程度。
• 高效轉速調整
轉速完全由輸入電脈衝頻率決定，可以實現精確調整，並對應各種運動控制領域需求。
• 正転/倒轉與急停功能
無論是在任何速度範圍內，都能有效管理力矩與位置，即使在鎖定狀態時仍可維持一定力矩輸出，而無需額外齒輪箱調節，更省能源並減少噪音問題發生風險。
• 在低速條件下進行精準運動
無需複雜齒輪箱裝置，即可在非常低速度下穩固運行並產生較大的力矩，大幅降低成本並空間占用，並且維持良好的角位相關性能。
• 長壽命設計保證長期使用能力
因為採用無刷技術，這種設計大大延長了馬達使用壽命，最终寿命通常取决于軸承本身状况。
振動與噪音問題：
當機械處於空載運行時，在接近或等於其固有振動頻率時會出現共振現象，有可能導致失蹤情況發生。
解決這些共振問題的一些方法包括避免設置位於共振區間，以及微分驅動法則，它們將單個驅動周期細化為更小單位，以改善平順移動並降低噪聲水平。在微分驅動法則中，由於增加了靈敏度，一個半周期還會獲得約15% 的额外力量，但如果采用正弦波電流，那麼力的損失將進一步增加30%。
