揭秘电机世界同步异步的双面刃浅析步进电机基本结构工作原理与特性
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转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈系统即可实现高精度位置和速度控制。
基本结构与工作原理：
步进电机的基本结构（如图1所示）
工作原理
步进驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部逻辑电路，控制步进绕组以一定时序正向或反向通电，使得相应方向旋转或锁定。在1.8度两相步进电机中，当两个绕组都通励磁时，输出轴静止并锁定位置；改变一相绕组的通励磁方向，则顺着既定方向旋转一步(1.8度)。连续按顺序变换每个绕组的通励磁方向，可以实现连续、高精度的旋转运动。
两种不同类型：
双极性：每相只有一个线圈，每次只需四个电子开关进行切换，但输出力矩较低。
单极性：每相有两个线圈，与双极性的区别在于使用八个电子开关进行切换，但输出力矩较高约40%。
加速/减速运动控制：
2 相双极性步进motor
2 相单极性步 进 motor
特点：
精准位置控制：依照输入脉冲数确定轴转动角度，大致误差小于0.01°且不累积。
精确速度调节：可以调整输入频率来获得不同的速度，并保持稳定的精确调节。
正向/反向及急停功能：在全程内都能有效地操控力矩与位置，即使在静止状态下也可维持一定力的输出。
低速操作能力：无需齿轮箱，即可提供大力矩运行，同时降低成本和空间需求。
长寿命设计：无刷设计保证了长期稳定运行，不易损坏。
振动与噪音问题解决方案：
A. 避免共振区域 - 调整工作频率避开共振点。
B. 微分细化驱动模式 - 将一步细分为多次运行，以提高分辨率并减少振动。这种方式不会影响总体角位精密，只会改善平滑程度。微步模式还会降低半步运行时力的30%，而正弦波流控则是20%左右。此举显著增强了运用效益，使得设备更加耐用且经济实用。
小结：
由于不需要复杂回馈系统，尽管存在一些限制，如共振问题，但这使得它们成为广泛应用于各种机械领域的一种经济实用的选择。不仅用于工业自动化中的同步带轴或滚珠丝杠轴，还被应用于打印机、扫描仪、三维打印等生活中常见设备中，为我们的日常生活带来了便利。
