揭秘步进电机的精髓结构原理与特性大曝光
导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能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，步进电机能够实现对其转向、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四相绕组，以确定何时正向或反向通流，使得每次旋转都以一致且可预测的方式进行。在1.8度两相步进模式中，当两个相同时励磁，则轴保持静止；当一个相变换励磁方向时，轴会沿着既定路径移动一步(1.8度)。随着连续励磁，每个方向都会按照固定的顺序发生变化，从而实现连续、高精度旋转。
两相步进式有双极性和单极性形式。在双极性设计中，每个相只有一个绕组，而单极性则有两个互补极性的绕组。双极性的驱动需要八个电子开关进行复杂切换，而单极性的只需四个开关。这导致双極型電機在力矩上比單極型提升约40%。
加速/减速运动控制
2 相(双極) 步進電機
2 相(單極) 步進電機
图 3 - 步進電機運作原理圖
特點：
精確位置控製
依照輸入脈衝數量來確定軸轉動角度，其誤差小到幾分之一度，不累積。
精確轉速控製
通過調整輸入電脈衝頻率，可以實現準確控製並方便調節。
正向/反向轉動及急停功能
在全程速度範圍內，可有效控製力矩與位置，並包括靜力矩狀態下持續輸出力矩。
在低轉速情況下的精准位置控製
無需齿轮箱調整，即可於非常低轉速下穩定運行並產生較大力的矩，避免功率損耗及角位偏差，並降低成本與空間需求。
長壽命使用期限保證了長期稳定运行无需更換組件，即可达到长久耐用寿命。
振動與噪音問題：
A 避開振動區域 - 确保工作頻率不落於振動範圍內。
B 采用細分驅動模式 - 微步驅動將原本的一個微小變化分為多個微小變化進行執行，這可以提高每一步準確性，但同時也會增加系統複雜程度。
總結：
我們常見於各種應用中使用到這些設備，比如同步帶軸、滾珠丝杠軸等，這些都需要從旋轉運動改為直線運動。而生活中的打印機、掃描儀、三維打印等，也廣泛採用這種技術，因其簡潔實用的優點，以及能夠獲得良好性能以及經濟效益。
