圖解步進(jìn)電機基本結構和工作原理

    本文對步進(jìn)電機的基本構造跟工作原理內容比較復雜，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)電機加裝直線(xiàn)運動(dòng)執行機構或齒輪箱裝置，更可以實(shí)現更加復雜、精密的線(xiàn)性運動(dòng)控制要求。也就是我們常見(jiàn)的減速步進(jìn)電機、絲桿步進(jìn)電機、剎車(chē)步進(jìn)電機等，通過(guò)加裝配置使得步進(jìn)電機多功能應用化。

    步進(jìn)電機也叫步進(jìn)器，它利用電磁學(xué)原理，將電能轉換為機械能。步進(jìn)電機一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘等部分構成，是由纏繞在電機定子齒槽上的線(xiàn)圈驅動(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、三相步進(jìn)電機、五相步進(jìn)電機的由來(lái)。下圖是步進(jìn)電機的基本構造。

2、步進(jìn)電機的工作原理

     步進(jìn)電機是怎么工作的呢？是由什么來(lái)控制的呢？使得步進(jìn)電機工作的叫驅動(dòng)器，業(yè)內也叫步進(jìn)電機驅動(dòng)器。步進(jìn)電機驅動(dòng)器根據外來(lái)的控制脈沖和方向信號，通過(guò)其內部的邏輯電路，控制步進(jìn)電機的繞組以一定的時(shí)序正向或反向通電， 使得電機正向/反向旋轉，或者鎖定。
?  以1.8度兩相步進(jìn)電機為例：當兩相繞組都通電勵磁時(shí)，電機輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機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，則電機將順著(zhù)一個(gè)既定方向旋轉一步（1.8度）。同理，如果是另外一項繞組的電流發(fā)生了變向，則電機將順著(zhù)與前者相反的方向旋轉一步（1.8度）。當通過(guò)線(xiàn)圈繞組的電流按順序依次變向勵磁時(shí)，則電機會(huì )順著(zhù)既定的方向實(shí)現連續旋轉步進(jìn)，運行精度非常高。對于 1.8度兩相步進(jìn)電機旋轉一周需200步。
     兩相步進(jìn)電機有兩種繞組形式：雙極性和單極性。雙極性電機每相上只有一個(gè)繞組線(xiàn)圈，電機連續旋轉時(shí)電流要在同一線(xiàn)圈內依次變向勵磁，驅動(dòng)電路設計上需要八個(gè)電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行順序切換。單極性電機每相上有兩個(gè)極性相反的繞組線(xiàn)圈，電機連續旋轉時(shí)只要交替對同一相上的兩個(gè)繞組線(xiàn)圈進(jìn)行通電勵磁。驅動(dòng)電路設 計上只需要四個(gè)電子開(kāi)關(guān)。在雙極性驅動(dòng)模式下，因為每相的繞組線(xiàn)圈為100%勵磁，所以雙極性驅動(dòng)模式下電機的輸出力矩比單極性驅動(dòng)模式下提高了約 40%。

     步進(jìn)電機的是通過(guò)位移轉動(dòng)來(lái)實(shí)現功能的，那么步進(jìn)電機的準確，也就是我們說(shuō)的步距角這個(gè)有哪些標準？下面繼續分析

3、準確位置控制
??步進(jìn)電機以一個(gè)固定的步距角轉動(dòng)，就像時(shí)鐘內的秒針。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)作為標準電機：基本步距角為1.8°兩相步進(jìn)電機和基本步距角為1.2°的三相步進(jìn)電機。
??除標準電機以外，漢德保也提供其它基本步距角的步進(jìn)電機，分別是0.72°，0.9°，1.5°，3.6°，3.75°。這些電機并沒(méi)有列在此目錄中，具體事宜請聯(lián)系漢德保電機。

     知道了步進(jìn)電機是通過(guò)驅動(dòng)器得到脈沖信號來(lái)發(fā)射指令工作的，需高精度定位的系統如下所示?？刂破靼l(fā)出的脈沖信號可以準確地控制步進(jìn)電機的轉動(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？

5、什么是脈沖信號？

    脈沖信號是一個(gè)電壓反復在ON 和OFF 之間改變的電信號。
    每個(gè)ON/OFF周期被記為一個(gè)脈沖。單個(gè)脈沖信號指令使電機出力軸轉動(dòng)一步。
    對應電壓ON和OFF情況下的信號電平被分別稱(chēng)為“H”和“L”。

    我們了解到了脈沖信號是什么，也知道了脈沖跟步進(jìn)電機有者一種合作關(guān)系，要記住兩點(diǎn)，步進(jìn)電機的轉動(dòng)距離跟脈沖數成比例，步進(jìn)電機的轉速跟脈沖頻率成比例，下面我們詳細講解一下這兩個(gè)的比例關(guān)系。

6、轉動(dòng)距離與脈沖數成比例關(guān)系

    步進(jìn)電機的轉動(dòng)距離正比于施加到驅動(dòng)器上的脈沖信號數（脈沖數）。
    步進(jìn)電機轉動(dòng)（電機出力軸轉動(dòng)角度）和脈沖數的關(guān)系如下所示：

7、轉速與脈沖頻率成比例關(guān)系

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

     根據以上的步進(jìn)電機的基本構造跟工作原理，我們了解到了步進(jìn)電機是一個(gè)怎么運動(dòng)，怎么工作的機械元件，那么步進(jìn)電機在應用的時(shí)候有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？

8、高力矩、小體積

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

總結：以上就是關(guān)于步進(jìn)電機的一些基本知識，如果你們有應用到，需要購買(mǎi)設備，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(chǎng)家直銷(xiāo)只為給您提供更加信賴(lài)的品牌。