直流电机与交流电机的区别浅析揭秘步进电机的构造运行原理及独特优势
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简便且低成本的解决方案，以实现位置和速度的精准调控。
基本结构与工作原理：
步进电机的基本构造（如图1所示）
工作原理
步进驱动器根据外部输入的控制脉冲和方向信号，通过其内部逻辑电子路线来控制步进电机绕组，以确定它们是否应该正向或反向通電，从而使得电机会正向/反向旋转或者锁定。
以1.8度两相步进电机为例，当两个相位都被励磁时，输出轴会保持静止并锁定当前位置。在额定条件下，即使没有外部指令，也能维持最大力矩。如果其中一相绕组发生了变向，那么它就会顺着一个既定的方向旋转一步(即1.8度)。同样，如果是另外一项绕组发生了变向，则它将逆着前者那样的方向旋转一步(也就是1.8度)。当依次按顺序改变每个绕组中的励磁时，连续产生直线性运动，并且运行精度非常高。一周需要200个小步伐。
两相步进有两种类型：双极性和单极性。双极性的每个相位只有一个绕组，而单极性的每个相位有两个互补的线圈。当连续运行时，只需交替对相同位置上的两个线圈进行励磁操作；因此，在双极性模式中，每次励磁时间比单极性模式长，因此力矩更大约40%。
加速减速运动管理：
双侧(双極)電機
单侧(單極)電機
工作原理图（图2）
特点：
精确地掌握空间位置
输入脉冲数量决定轴体移动角度。
准确无误差，不累积。
精确地设定速度
转速取决于输入频率，可以轻松调整并获得高精密化。
正常/逆轉動態，以及急停及固态功能
在整个速度范围内，都可有效管理力矩以及空间位置。
电流存在但没有变化时，可保持稳定的力矩输出，即使是在静止状态下亦然
在较低轉速情况下的精確運動調節
不需要齿轮箱調整，即可在超低轉速狀態下平穩運行，並產生較大的力的輸出，避免能源損耗與角位偏差同時降低成本並節省空間
長壽命設計
沒有刷子，使其耐用長久。寿命通常取決於軸承
振动與噪音問題解決方案：
A. 避開共振區域
保證運行頻率遠離自然頻率避免失控現象發生
B. 微分驅動模式應用
將傳統的一個微分為多個細微點進行運行，這提高了分辨率減少了震動。此方法通過調整兩個繞組之間之間電流比例實現
總結：
在機械系統中，如同步帶軸或滾珠軸等，我們經常使用到這些技術，比如將螺距運動轉換為線形運動。而且，由於不需要回饋系統，所以最大的優勢是經濟實用且能夠獲得良好的準確性。此外，這些技術也被廣泛應用於生活中的各種設備，如打印機、掃描儀、攝像頭、ATM機甚至3D打印機等等。
