揭秘步进电机与伺服电机结构原理与特性对比解析
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。此外，由于其简便性和低成本，这些特性使得步进电机成为许多应用领域中不可或缺的一部分。
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控制脉冲和方向信号，利用内部逻辑进行操作，从而管理两相绕组以确定性的时序正向或反向通流，使得整个系统产生预期的位置变化。在具体操作中，以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组同时通流并励磁时，设备保持静止并锁定当前位置。若其中一相绕组发生变向，则设备按照既定的方向旋转一步(1.8度)。同样，如果是另一项绕组发生变向，则设备朝着与前者相反方向旋转一步(1.8度)。通过按顺序改变每个线圈内的通流状态，可以实现连续且精确地移动。
2 相(双极性)步进電機與 2 相(單極性)步進電機之間主要區別在於絞組配置上雙極性電機具有兩個相位線圈，而單極性則有四個，這導致了力矩輸出不同程度上隨著轉速增加而降低，但雙極性的優點是輸出的力矩較大。
加速/减速运动控制
双极型：
单极型：
工作原理图见图 3。
关于振动与噪音的问题，一般来说，在空载运行时，当频率接近或等于固有频率时会出现共振问题。如果没有采取措施，可能导致失控现象。不过，我们可以避免这些问题，比如调整工作频率或者采用微分驱动模式来提高分辨率，同时降低振动及噪声水平。这不仅能增强稳定性，还能改善整体性能。
小结：
总结来说，尽管存在一些挑战，如共振问题，但由于其独特优势——包括高准确性的位置、速度以及负载能力，以及无需复杂反馈系统——使得它成为了许多应用中的首选选择。在日常生活中，即便是在打印任务、扫描仪、三维打印等场景下，都能发现到这一点。在未来的发展趋势中，将会更加依赖这种技术以提升效率，并满足不断增长需求。
