步進(jìn)電機(jī)徹底改變了當(dāng)今世界的機(jī)械。這些電機(jī)主要用于3D打印機(jī)，數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人等。步進(jìn)電機(jī)只不過是一種步進(jìn)移動(dòng)的直流電機(jī)，每一步都可以精確控制。因此，與其他電機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)具有高精度，它們還具有高扭矩，可以處理重負(fù)載，使其成為機(jī)械的理想選擇。除此之外，這些電機(jī)沒有任何像伺服電機(jī)那樣的反饋機(jī)制，并且在開環(huán)條件下運(yùn)行。

　　步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造：

　　步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)與直流電機(jī)非常相似。它還有一個(gè)永磁體作為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子將位于中心，當(dāng)力作用在其上時(shí)將旋轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)子被許多定子包圍，定子由磁線圈纏繞在其上。定子將盡可能靠近轉(zhuǎn)子放置，以便定子中的磁場(chǎng)可以影響轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)。為了控制步進(jìn)電機(jī)，每個(gè)定子將依次供電。在這種情況下，定子將磁化并充當(dāng)電磁極，對(duì)轉(zhuǎn)子施加排斥力并推動(dòng)其移動(dòng)一步。定子的替代磁化和消磁將逐步移動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其能夠很好地控制旋轉(zhuǎn)。

　　根據(jù)定子，它可以分為兩種類型。它們是單極和雙極步進(jìn)電機(jī)。

　　單極步進(jìn)電機(jī)：

　　在單極電機(jī)中，每個(gè)定子繞組都有中心抽頭設(shè)置，該裝置將連接到Vcc或接地。在此設(shè)置中，電流一次僅流向繞組的一半。電流根據(jù)連接到 Vcc 或 GND

的內(nèi)容流入或流出中心抽頭端子。當(dāng)電流通過繞組時(shí)，定子將充當(dāng)磁極。在這里，允許電流通過繞組的一半將使定子成為北極，而通過另一半的電流將感應(yīng)到南極。這使得電機(jī)易于控制和順時(shí)針和逆時(shí)針方向操作。繞組兩端的簡(jiǎn)單晶體管足以在兩個(gè)方向上運(yùn)行這種類型的步進(jìn)電機(jī)。

　　盡管具有單極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但扭矩較小，無法處理笨重的負(fù)載。另外，由于一次只有一半的線圈繞組處于活動(dòng)狀態(tài)，定子線圈將更多導(dǎo)致線圈電阻增加。

　　雙極步進(jìn)電機(jī)：

　　與單極電機(jī)相反，雙極電機(jī)的定子繞組沒有中心抽頭連接，因此電流將流過整個(gè)線圈。您可以通過在一個(gè)端子上施加 Vcc

同時(shí)將另一個(gè)端子接地來強(qiáng)制電流通過線圈。一個(gè)方向的電流將使定子成為北極，而相反方向的電流將使其成為南極。與單極電機(jī)不同，雙極電機(jī)需要像H橋這樣的特殊布置才能在兩個(gè)方向上操作它們。雙極電機(jī)具有高扭矩，可以處理笨重的負(fù)載。但是驅(qū)動(dòng)這種電機(jī)需要特殊的電路，這可能會(huì)增加所涉及的成本。

　　步進(jìn)電機(jī)也可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為不同的類型。我們將在本教程的后面部分看到這一點(diǎn)，以便更好地理解。

　　驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)：

　　步進(jìn)電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要特殊的電路來驅(qū)動(dòng)它們。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的方法有很多種。在本教程中，我們將介紹驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最常見方法。為了解釋，我們將考慮四相步進(jìn)電機(jī)。

　　單勵(lì)磁模式：

　　這是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的最基本方法，使用不多，但仍然值得了解以了解步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。在這種方法中，每個(gè)相鄰的相或定子將依次使用特殊電路逐個(gè)激活。這會(huì)使定子磁化和消磁，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子一次一步地運(yùn)動(dòng)。

　　全步驅(qū)動(dòng)：

　　在這種方法中，不是一次激活一個(gè)定子，而是激活兩個(gè)定子，它們之間間隔很短的時(shí)間。在此模式下，任何兩個(gè)定子都將處于活動(dòng)狀態(tài)。這意味著第一個(gè)定子打開，第二個(gè)定子將在短時(shí)間間隔后打開，而第一個(gè)定子仍然打開。這種方法產(chǎn)生高扭矩，并使電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)高負(fù)載。

　　半步驅(qū)動(dòng)：

　　此方法與全步進(jìn)驅(qū)動(dòng)非常相似。在這里，兩個(gè)相鄰放置的定子將首先被激活，第三個(gè)定子將被激活;這兩個(gè)定子被停用。這個(gè)循環(huán)首先激活兩個(gè)定子，然后一個(gè)定子重復(fù)以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。這種方法可以提高電機(jī)的分辨率，同時(shí)降低扭矩。

　　微步進(jìn)：

　　由于其準(zhǔn)確性，這是最常用的駕駛方法。驅(qū)動(dòng)電路以正弦波形的形式向定子線圈提供可變步進(jìn)電流。這些微小的步進(jìn)電流平滑地大大提高了每個(gè)步進(jìn)的精度。這種方法被廣泛使用，因?yàn)樗峁┝撕芨叩木炔⒃诤艽蟪潭壬辖档土瞬僮髟胍簟?/p>

　　基于結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)類型：

　　有不同類型的步進(jìn)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)和工作的復(fù)雜性各不相同。在本教程中，我們將看到一些基本類型及其構(gòu)造。

　　永磁步進(jìn)電機(jī)：

　　在該電機(jī)中，永磁體用作轉(zhuǎn)子和周圍的電磁定子。這是我們?cè)谏厦娴睦又锌吹降碾姍C(jī)。在這里，定子將被磁化和消磁以移動(dòng)轉(zhuǎn)子并使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

　　可變磁阻步進(jìn)電機(jī)：

　　該電機(jī)使用鐵磁轉(zhuǎn)子和電磁定子與線圈繞組進(jìn)行磁化。在這里，轉(zhuǎn)子將有多個(gè)突起，也稱為齒，其作用類似于磁極。這種步進(jìn)電機(jī)基于磁阻工作，因此得名。當(dāng)電流通過定子極時(shí)，它將磁化并拉動(dòng)轉(zhuǎn)子的突出極，其方式是它們之間的距離最小且完全對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)電路將繼續(xù)磁化定子，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

　　混合式同步步進(jìn)電機(jī)：

　　這是上述兩種電機(jī)的永久和可變磁阻步進(jìn)電機(jī)的組合。該電機(jī)由永磁齒形轉(zhuǎn)子組成，就像永磁步進(jìn)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子一樣，其中有一組北極和南極。也就像可變不阻電機(jī)一樣，定子里面有齒。定子的幾個(gè)齒將與轉(zhuǎn)子的齒對(duì)齊，而其他齒不會(huì)相互對(duì)齊。當(dāng)定子通過向其提供電流而磁化時(shí)，磁通量驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子移動(dòng)一步。定子和轉(zhuǎn)子中齒的存在會(huì)改變磁通量并按預(yù)期逐步驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

　　混合同步電機(jī)最受歡迎，因?yàn)樗哂懈吲ぞ睾头直媛?。半步等?qū)動(dòng)模式甚至可以提高該電機(jī)的分辨率。而全步或微步可用于增加扭矩，精度和平穩(wěn)工作?；旌蟿?dòng)力電機(jī)因其具有的優(yōu)勢(shì)而最受歡迎，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高。

　　步進(jìn)電機(jī)要尋找的特性：

　　這些是您需要在步進(jìn)電機(jī)中尋找的一些重要特性。

　　分辨率

　　旋轉(zhuǎn)角度

　　工作電壓

　　力矩

　　速度

　　步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用：

　　打印機(jī)

　　數(shù)控機(jī)床

　　3D打印機(jī)

　　激光和光學(xué)

　　工業(yè)機(jī)械