步進(jìn)電機是如何工作的？

作為我們生活中最常見(jiàn)的控制系統之一，芝識課堂已經(jīng)講解了步進(jìn)電機的應用、特點(diǎn)及分類(lèi)，朋友們一定好奇步進(jìn)電機是怎么進(jìn)行工作的吧？那今天我們就跟隨步進(jìn)電機的節奏一步步來(lái)學(xué)習了解步進(jìn)電機的工作原理吧！

步進(jìn)電機作為能逐步驅動(dòng)至指定旋轉角度的電機，其最基本的工作就是步進(jìn)的操作，即步進(jìn)電機通過(guò)轉子在一定角度重復運動(dòng)的方式進(jìn)行旋轉。該角度稱(chēng)為步距角，是步進(jìn)電機的驅動(dòng)單元。步進(jìn)電機根據相同的步距角進(jìn)行旋轉，就像人們一步步上下樓梯一樣。圖1展示了步進(jìn)電機最基本的工作原理示意圖。

圖1

步距角是步進(jìn)電機運動(dòng)的基礎。步距角取決于電機上的磁極總數。步距角的計算公式如下所示：

步距角＝360度/N，其中N＝（NPH×PH）

●   NPH：每相的磁極數。

●   PH：相數。

●   N：各項的磁極總數。

電機類(lèi)型通常稱(chēng)為“PH相／N極電機”。如圖2所示，左側為2相／4極，右側為3相／6極。若為2相4極電機，則步距角將為90度。

圖2

工作時(shí)，通過(guò)連續執行所有步進(jìn)操作使步進(jìn)電機旋轉。若想了解步進(jìn)具體操作，關(guān)鍵是要了解電流在電機定子繞組內的流動(dòng)方向與定子磁極方向之間的關(guān)系。在此，我們以雙極型電機為例，來(lái)詳細解釋一下電流在定子繞組內的流動(dòng)方向與磁極方向之間的關(guān)系。如圖3所示，通過(guò)改變定子繞組中的電流方向就可以改變定子磁極的方向。

圖3

接下來(lái)讓我們來(lái)了解一下電機電流和轉子旋轉的關(guān)聯(lián)性，圖4所示的是當反復切換定子繞組內的電流方向時(shí)，采用2相4極電機的定子磁極和轉子運動(dòng)的情況。轉子通過(guò)切換定子繞組內的電流方向、轉子磁極，以及各相定子的磁極排斥和吸引來(lái)進(jìn)行步進(jìn)操作。因此，當連續執行上述操作時(shí)，步進(jìn)電機旋轉。

圖4

勵磁模式是描述定子磁極時(shí)最常用的術(shù)語(yǔ)，在操作步進(jìn)電機時(shí)不同勵磁模式顯得非常重要，勵磁模式主要分為全步、半步和微步三種。

以2相4極電機為例，步距角為90度。電機以全步距角（此示例中為90度）進(jìn)行移動(dòng)／旋轉的操作模式稱(chēng)為全步模式。若只能將電機轉動(dòng)全步距角的一半角度（此示例中為45度）。該操作模式稱(chēng)為半步模式。而能應用于更為精細的步進(jìn)角度尺寸，通常稱(chēng)為微步模式。在微步模式下，電機可以按照全步距角的分數形式轉動(dòng)，這些分數可以精確到全步距角的1/4、1/8、1/16，甚至1/32。

勵磁方式和單次步進(jìn)操作下的步距角之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5

我們結合實(shí)際應用，將勵磁模式與2相4極電機單次旋轉的步進(jìn)數之間的關(guān)系匯總，大家可以直觀(guān)的比較一下三個(gè)模式下步進(jìn)電機轉角的區別。

圖6

在熟悉了步進(jìn)電機的基本工作原理之后，接下來(lái)芝識課堂就要跟大家好好的講一講步進(jìn)電機重要的驅動(dòng)IC知識了，千萬(wàn)不要錯過(guò)哦！