什么是步进电机？类型有哪些？基本构造及工作原理一览

1.什么是步进电机

步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移的控制电机，是航天设备上的常用部件，适用于转速要求不高，转矩要求不大，间歇性转动的场合。在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下，使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。

2.步进电机基本构造

步进电机构造分为两个基本部分:定子和转子。定子是固定部分，一般是感应线圈，运动过程中会产生反电动势;转子是旋转部分，一般是永久磁钢。其转子又分为：转子1、转子2和永久磁钢。

3.步进电机的类型

(1)永磁式步进电机 ，其动态性能好，输出转矩较大，但是误差相对较大。

(2)反应式步进电机，其结构简单，成本低，转角分辨率高但是动态性能差，效率低，发热大，可靠性难以得到保证，已基本被淘汰了。

(3)混合式步进电机，在拥有反应式电机的高精度同时，也拥有了更大的转矩，并且误差也较小，但由于其高昂的价格，因此其一般用于工业和高精度场合。

4.步进电机的工作原理

步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。

以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步(1.8度)。

同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步(1.8度)。当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。

两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。

单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。驱动电路设计上只需要四个电子开关。在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。

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