眾所周知，步進(jìn)電機(jī)主要是依相數(shù)來做分類的，通常我們常見的有四相、二相、三相等幾類。所以本文小編主要介紹三相步進(jìn)電機(jī)與兩相步進(jìn)電機(jī)得差距在哪里，首先介紹的是它們之間的區(qū)別，其次闡述了三相步進(jìn)電機(jī)與兩相步進(jìn)電機(jī)步距角之間的差距，具體的跟隨小編來詳細(xì)了解一下。

三相步進(jìn)電機(jī)與兩相步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別

1、電機(jī)的相數(shù)

是指電機(jī)內(nèi)部的線圈數(shù)不同，兩相步進(jìn)電機(jī)電機(jī)內(nèi)部是由2個線圈組成，而三相步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部是由3個線圈。

2、電機(jī)的步距角

是指電機(jī)每走一步的角度，一般市面上二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°。

3、電機(jī)的尺寸

三相的電機(jī)一般是大電機(jī)，所以尺寸方面一般會比兩相的電機(jī)大，這也決定了三相步進(jìn)電機(jī)比兩相的運行起來平穩(wěn)性更好。

4、力矩

二相的電機(jī)的力矩相同尺寸會比三相的力矩稍微大些。

5、精度

兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的細(xì)分功能越來越強(qiáng)大，兩相的同樣可以達(dá)到三相所能達(dá)到的精度。

三相步進(jìn)電機(jī)的高速性能好（特性較硬），要比兩相步進(jìn)電機(jī)的步距角小，精度更好。由于扭力隨速度升高下降得較慢，所以通常用于精度要求高的場合。

三相步進(jìn)電機(jī)與兩相步進(jìn)電機(jī)步距角詳解

1、決定步距角的因素

步進(jìn)電機(jī)分辨率（一圈的步數(shù)，360°除以步距角）越高，位置精度越高。為了得到高分辨率，設(shè)計的極數(shù)要多。PM型轉(zhuǎn)子為N與S極在轉(zhuǎn)子的鐵心外表面上交互等節(jié)距放置，轉(zhuǎn)子極數(shù)為N極與S極數(shù)之和，為簡化講解，假設(shè)極對數(shù)為1。此處確定轉(zhuǎn)子為永久磁鐵的步進(jìn)電機(jī)的步距角θs由下式表示，其中Nr為轉(zhuǎn)子極對數(shù)，P為定子相數(shù)，（本課后面敘述的HB型步進(jìn)電機(jī)Nr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)）：

上式的物理含義如下：

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的機(jī)械角度為360。，如用極數(shù)2Nr去除，相當(dāng)于一個極所占的機(jī)械角度即180°/Nr。這就是說，一個極的機(jī)械角度用定子相數(shù)去分割就得到步距角，此概念如下圖所示。

由式θs=180°/PNr可知，步距角越小，分辨率越高，因此要提高步進(jìn)電機(jī)的分辨率，就要增加轉(zhuǎn)子極對數(shù)或采用定子相數(shù)P較多的多相式方法。而Nr的增加受到機(jī)械加工的限制，所以要制造高分辨率的步進(jìn)電機(jī)需要兩種方法并用才行。

2、兩相步進(jìn)電機(jī)

兩相步進(jìn)電機(jī)最簡單的構(gòu)成為Nr=1的情況，電機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖所示。一般兩相電機(jī)定子磁極數(shù)為4的倍數(shù)，至少是4。轉(zhuǎn)子為N極與S 極各一個的兩極轉(zhuǎn)子。

定子一般用硅鋼片疊壓制作，定子磁極數(shù)為4極，相當(dāng)于一相繞組占兩個極，A相兩個極在空間相差180°，B相兩個極在空間也相差180°。電流在一相繞組內(nèi)正負(fù)流動（此種驅(qū)動方式稱為雙極性驅(qū)動），A相與B相電流的相位相差90°，兩相繞組中矩形波電流交替流過。

即兩相電機(jī)的定子，在Nr=1時，空間相差90°，時間上電流相差90°相位差，電流與普通的同步電機(jī)相似，在定子上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子被旋轉(zhuǎn)磁場吸引，隨旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。

上圖表示兩相步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（PM型）及其運行原理，從圖（a）到圖（b）順時針旋轉(zhuǎn)90°，依次圖（c）、（d）均旋轉(zhuǎn)90°，依次不斷運轉(zhuǎn)成為連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

以上圖為例，假如A相有兩個線圈，單向電流交替流過兩個線圈，也可產(chǎn)生相反的磁通方向，此方式稱為單極（uni-plar）型線圈。

如下圖所示線圈內(nèi)部只流過單方向電流，此線圈稱為單極型線圈；另一種，線圈內(nèi)流過正、反方向電流的線圈稱為雙極型線圈，兩種線圈的優(yōu)缺點將在后面的課程中詳細(xì)介紹。單極型線圈可以取代上圖所示雙極型線圈，運行時具有相同的步距角。

上圖中的兩相單極型線圈在有些文獻(xiàn)中也被稱為四相步進(jìn)電機(jī)，此時其轉(zhuǎn)子極對數(shù)、齒數(shù)Nr，以及步距角θs均與雙極型線圈相同。本課程兩相電機(jī)的定義符合式θs=180°/PNr，即將轉(zhuǎn)子齒數(shù)和步距角θs代入式θs=180°/PNr，如P=2，則為兩相電機(jī)，如Nr相同，P=4，步距角θs只有1/2，則電機(jī)為四相電機(jī)，在此特別提請注意。

兩相步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)在應(yīng)用廣泛，實際電機(jī)的構(gòu)造比圖（PM雙極型兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)與運行原理）復(fù)雜，定子除采用疊片外，還有爪極結(jié)構(gòu)，但基本原理可參考圖（PM雙極型兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)與運行原理），圖中所示的轉(zhuǎn)子被稱為PM型（永久磁鐵或永磁式）轉(zhuǎn)子，磁性圓柱的外表面形成轉(zhuǎn)子磁極。

3、三相步進(jìn)電機(jī)

轉(zhuǎn)子不采用永久磁鐵的步進(jìn)電機(jī)（VR型或反應(yīng)式或變磁阻式）很早就在三相步進(jìn)電機(jī)上得到應(yīng)用。1986年日本伺服公司開發(fā)了轉(zhuǎn)子為永久磁鐵、定子磁極帶有齒的步進(jìn)電機(jī)（在后面會詳細(xì)介紹磁極齒的設(shè)計原理），定、轉(zhuǎn)子齒距的配合，可以得到更高的角分辨率和轉(zhuǎn)矩。三相步進(jìn)電機(jī)定子線圈的主極數(shù)為三的倍數(shù)，故三相步進(jìn)電機(jī)的定子主極數(shù)為3、6、9、12 等。

轉(zhuǎn)子不采用永久磁鐵的步進(jìn)電機(jī)（VR型或反應(yīng)式或變磁阻式）很早就在三相步進(jìn)電機(jī)上得到應(yīng)用。1986年日本伺服公司開發(fā)了轉(zhuǎn)子為永久磁鐵、定子磁極帶有齒的步進(jìn)電機(jī)（在后面會詳細(xì)介紹磁極齒的設(shè)計原理），定、轉(zhuǎn)子齒距的配合，可以得到更高的角分辨率和轉(zhuǎn)矩。三相步進(jìn)電機(jī)定子線圈的主極數(shù)為三的倍數(shù)，故三相步進(jìn)電機(jī)的定子主極數(shù)為3、6、9、12 等。

下圖為不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)典型定子結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路的比較，其中忽略了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。假設(shè)轉(zhuǎn)子均為PM型或HB型，并且依據(jù)定子為兩相、三相、五相等配備相應(yīng)的轉(zhuǎn)子。定子采用不產(chǎn)生不平衡電磁力（在后面會詳細(xì)介紹，轉(zhuǎn)子徑向吸引力的和不能完全互相抵消，產(chǎn)生剩余徑向力）的最小主極數(shù)結(jié)構(gòu)，即兩相為4個主極、三相為3個主極、五相為5個主極時，結(jié)構(gòu)上會產(chǎn)生不平衡電磁力，除特殊用途外不會使用上述結(jié)構(gòu)。圖中，定子的結(jié)構(gòu)為兩相為8個主極、三相為6個主極、五相為10個主極，為最簡單的結(jié)構(gòu)。

另一方面，如雙極型（Bi-polar）線圈所使用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，其功率管數(shù)，兩相為8個、五相為10個，三相則由于繞組采用Y或△接法的關(guān)系，3個出線口的驅(qū)動只用6個功率管就夠了，所以從電機(jī)和驅(qū)動器一體考慮，三相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)最簡單，其兩者的制造成本最低。

從定子相數(shù)的奇偶數(shù)來看，奇數(shù)情況下驅(qū)動電路中切換功率管的數(shù)量要比偶數(shù)情況下少，例如三相步進(jìn)電機(jī)要比兩相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動功率管數(shù)少。三相的驅(qū)動IC現(xiàn)在三權(quán)電氣公司、三洋電機(jī)公司、新電元工業(yè)公司等生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)有售。三相步進(jìn)電機(jī)與兩相步進(jìn)電機(jī)比較，在相同的轉(zhuǎn)子齒數(shù)時，具有提高1.5倍分辨率、振動低等優(yōu)點，所以使用數(shù)量會增加，價格會降低，希望其能成為一款系列化步進(jìn)電機(jī)，其性能將在后面詳細(xì)介紹。

有關(guān)三相永磁式步進(jìn)電機(jī)，除本課程外，以前還沒有系統(tǒng)介紹的文獻(xiàn)， 本課程將詳細(xì)介紹三相HB型步進(jìn)電機(jī)（42mm及60mm），其驅(qū)動器的外形如下圖所示。