圖解步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

    本文對(duì)步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造跟工作原理內(nèi)容比較復(fù)雜，我盡可能簡(jiǎn)單點(diǎn)講，讓大家都能夠清楚的了解到，從初學(xué)者到技術(shù)者大家都能學(xué)會(huì)，不懂的可以資訊漢德保小編。

    通過(guò)給步進(jìn)電機(jī)加裝直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或齒輪箱裝置，更可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)控制要求。也就是我們常見(jiàn)的減速步進(jìn)電機(jī)、絲桿步進(jìn)電機(jī)、剎車(chē)步進(jìn)電機(jī)等，通過(guò)加裝配置使得步進(jìn)電機(jī)多功能應(yīng)用化。

    步進(jìn)電機(jī)也叫步進(jìn)器，它利用電磁學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。步進(jìn)電機(jī)一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘?shù)炔糠謽?gòu)成，是由纏繞在電機(jī)定子齒槽上的線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)的。通常情況下，一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線(xiàn)管，而在電機(jī)中，繞在定子齒槽上的金屬絲則叫做繞組、線(xiàn)圈、或相。這也就是我們常見(jiàn)的二相步進(jìn)電機(jī)、三相步進(jìn)電機(jī)、五相步進(jìn)電機(jī)的由來(lái)。下圖是步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造。

2、步進(jìn)電機(jī)的工作原理

     步進(jìn)電機(jī)是怎么工作的呢？是由什么來(lái)控制的呢？使得步進(jìn)電機(jī)工作的叫驅(qū)動(dòng)器，業(yè)內(nèi)也叫步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)外來(lái)的控制脈沖和方向信號(hào)，通過(guò)其內(nèi)部的邏輯電路，控制步進(jìn)電機(jī)的繞組以一定的時(shí)序正向或反向通電， 使得電機(jī)正向/反向旋轉(zhuǎn)，或者鎖定。
?  以1.8度兩相步進(jìn)電機(jī)為例：當(dāng)兩相繞組都通電勵(lì)磁時(shí)，電機(jī)輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機(jī)保持鎖定的最大力矩為保持力矩。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向，則電機(jī)將順著一個(gè)既定方向旋轉(zhuǎn)一步（1.8度）。同理，如果是另外一項(xiàng)繞組的電流發(fā)生了變向，則電機(jī)將順著與前者相反的方向旋轉(zhuǎn)一步（1.8度）。當(dāng)通過(guò)線(xiàn)圈繞組的電流按順序依次變向勵(lì)磁時(shí)，則電機(jī)會(huì)順著既定的方向?qū)崿F(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)，運(yùn)行精度非常高。對(duì)于 1.8度兩相步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需200步。
     兩相步進(jìn)電機(jī)有兩種繞組形式：雙極性和單極性。雙極性電機(jī)每相上只有一個(gè)繞組線(xiàn)圈，電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)電流要在同一線(xiàn)圈內(nèi)依次變向勵(lì)磁，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)上需要八個(gè)電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行順序切換。單極性電機(jī)每相上有兩個(gè)極性相反的繞組線(xiàn)圈，電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)只要交替對(duì)同一相上的兩個(gè)繞組線(xiàn)圈進(jìn)行通電勵(lì)磁。驅(qū)動(dòng)電路設(shè) 計(jì)上只需要四個(gè)電子開(kāi)關(guān)。在雙極性驅(qū)動(dòng)模式下，因?yàn)槊肯嗟睦@組線(xiàn)圈為100%勵(lì)磁，所以雙極性驅(qū)動(dòng)模式下電機(jī)的輸出力矩比單極性驅(qū)動(dòng)模式下提高了約 40%。

     步進(jìn)電機(jī)的是通過(guò)位移轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的，那么步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確，也就是我們說(shuō)的步距角這個(gè)有哪些標(biāo)準(zhǔn)？下面繼續(xù)分析

3、準(zhǔn)確位置控制
??步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)固定的步距角轉(zhuǎn)動(dòng)，就像時(shí)鐘內(nèi)的秒針。這個(gè)角度稱(chēng)為基本步距角。漢德保提供兩種基本步距角來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)：基本步距角為1.8°兩相步進(jìn)電機(jī)和基本步距角為1.2°的三相步進(jìn)電機(jī)。
??除標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)以外，漢德保也提供其它基本步距角的步進(jìn)電機(jī)，分別是0.72°，0.9°，1.5°，3.6°，3.75°。這些電機(jī)并沒(méi)有列在此目錄中，具體事宜請(qǐng)聯(lián)系漢德保電機(jī)。

     知道了步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器得到脈沖信號(hào)來(lái)發(fā)射指令工作的，需高精度定位的系統(tǒng)如下所示。控制器發(fā)出的脈沖信號(hào)可以準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度。那么我們需要進(jìn)一步了解，什么是脈沖信號(hào)？

5、什么是脈沖信號(hào)？

    脈沖信號(hào)是一個(gè)電壓反復(fù)在ON 和OFF 之間改變的電信號(hào)。
    每個(gè)ON/OFF周期被記為一個(gè)脈沖。單個(gè)脈沖信號(hào)指令使電機(jī)出力軸轉(zhuǎn)動(dòng)一步。
    對(duì)應(yīng)電壓ON和OFF情況下的信號(hào)電平被分別稱(chēng)為“H”和“L”。

    我們了解到了脈沖信號(hào)是什么，也知道了脈沖跟步進(jìn)電機(jī)有者一種合作關(guān)系，要記住兩點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)距離跟脈沖數(shù)成比例，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟脈沖頻率成比例，下面我們?cè)敿?xì)講解一下這兩個(gè)的比例關(guān)系。

6、轉(zhuǎn)動(dòng)距離與脈沖數(shù)成比例關(guān)系

    步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)距離正比于施加到驅(qū)動(dòng)器上的脈沖信號(hào)數(shù)（脈沖數(shù)）。
    步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)出力軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度）和脈沖數(shù)的關(guān)系如下所示：

7、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成比例關(guān)系

    步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加到驅(qū)動(dòng)器上的脈沖信號(hào)頻率成比例關(guān)系。
    電機(jī)的轉(zhuǎn)速[r/min] 與脈沖頻率[Hz] 的關(guān)系如下（整步模式）：

     根據(jù)以上的步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造跟工作原理，我們了解到了步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)怎么運(yùn)動(dòng)，怎么工作的機(jī)械元件，那么步進(jìn)電機(jī)在應(yīng)用的時(shí)候有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？

8、高力矩、小體積

     步進(jìn)電機(jī)的重要特征之一是高力矩、小體積。因此得應(yīng)用于好多行業(yè)，譬如口罩機(jī)，核酸檢測(cè)機(jī)，傳動(dòng)設(shè)備，激光設(shè)備等等。
     這些特征使得步進(jìn)電機(jī)具有優(yōu)秀的加速和響應(yīng)，使得這些電機(jī)非常適合那些需要頻繁啟動(dòng)和停止的應(yīng)用中。
     漢德保也有帶減速機(jī)型電機(jī)可供選擇，以滿(mǎn)足低速下更高力矩的需求。

總結(jié)：以上就是關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的一些基本知識(shí)，如果你們有應(yīng)用到，需要購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，或者維修替換的，可以咨詢(xún)漢德保小編，18年技術(shù)沉淀，廠家直銷(xiāo)只為給您提供更加信賴(lài)的品牌。