揭秘电动机分类步进电机的精妙结构工作奥秘及独特魅力
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化为机械运动。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的控制信号，通过内部逻辑来决定何时以及如何给绕组通電，使得电機正向或反向旋轉，或保持静止。以1.8度两相步進電機為例，当兩相線圈同时通電励磁時，電機會保持静止并锁定当前位置。当其中一相线圈的励磁方向改变时，电子开关会切换到另一极性，从而使得電機沿着既定的方向旋轉一步(1.8度)。当所有线圈按顺序依次变向励磁时，将实现连续旋转，每完成一个周期即可达到180度。
两相步進電機有双极性和单极性两种形式。双极性每相只有一个绕组，而单极性的每相都有两个互补的绕组。这意味着在设计驱动系统时，双极性的需要八个电子开关进行交替切换，而单极性的仅需四个。双極性模式由于每次励磁都是100%，因此输出力矩比单極性模式要大约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 步進電機工作原理圖
特點：
精確位置控製
依照輸入脈衝數量，可以確定軸轉動角度。
位置誤差非常小，小於10分之一度，並且不累積。
精確轉速控製
通過調整輸入脈衝頻率，可以實現準確控製並方便調節。
因此被廣泛應用於各種運動控製領域。
正向/反向轉動及急停功能
在全速範圍內，都可以實現對力矩與位置有效控製，
包括靜力矩。在鎖定狀態下（存在于繞組中的流體，但無外部旋轉指令），仍能維持一定力的輸出。
在低轉速條件下的精准位置控製
無需齿轮箱調整，就能平穩運行，並產生較大的力矩，
避免了功率損耗與角位偏差，並降低成本，以減少空間需求。
更長壽命使用期限
由於無刷設計，這種傳感器具有更長壽命，其壽命通常取決於軸承。
振動與噪音問題：
一般來說，在空載運行時，如果其運行頻率接近或等於固定振盪頻率時會發生共振，這可能導致失蹤現象，有幾個解決方案：
A 避開振盪區間：使其工作頻率不落在振盪範圍內。
B 使用細分驅動模式：將一個完整周期分成多個小區塊進行操作，即微歩驅動，這樣做可以提高單位時間內移動距離之間的小變化幅值從而降低震顫。此方法是通過改變每個運動單元中繞組線圈之間交流比例來實現微歩驅動。而這些微歩驅動技術並不能增加任何額外錯誤，只是讓設備更加平滑地運行並減少噪聲水平。此方法還可以將負載重新分布到更均勻的地方，因此它也有一定的潛力去提高效率甚至性能。如果你想要找到最佳結果，你需要仔細研究你的系統配置以及它如何影響性能，并根據這些因素選擇最合適的一種驅動方式。一旦你找到了最適合您的策略，您將獲得最佳性能，並且您的人們將對您的產品感到滿意。我們知道這不是簡單的事情，但我們也相信您有能力克服挑戰並取得成功。我們期待著看到您的創新作品！
