步进电机是如何工作的

在这篇教程文章中,您将学习步进电机如何工作。我们将介绍步进电机的基本工作原理,它们的驱动方式和步进电机的类型。你可以观看以下视频或阅读书面文章。

工作原理


步进电机是一种无刷直流电机,在步进旋转。这是非常有用的,因为它可以在没有任何反馈传感器(即开环控制器)的情况下精确定位。步进电机由一个转子组成,转子通常是一个永磁体,它被定子的绕组包围。当我们以一种特定的顺序一步一步地激活绕组,并让电流通过它们,它们将磁化定子,并分别制造电磁极点,这将导致推进到电机。从而得出了步进电机的基本工作原理。

步进电机工作原理

驾驶模式


有几种不同的方式驱动步进电机。第一种是波驱动或单线圈激励。在这种模式下,我们一次只激活一个线圈,这意味着这个例子的电机有4个线圈,转子将在4个步骤的完整循环。

Wave-Drive模式

接下来是全步进驱动模式,它提供了更高的扭矩输出,因为我们总是在一个给定的时间有2个有源线圈。然而,这并没有提高步进器的分辨率,再次转子将在4步中做一个完整的循环。

Full-Step-Drive-Mode

为了提高步进的分辨率,我们使用了半步进驱动模式。这种模式实际上是前两种模式的结合。

这里我们有一个有源线圈后面跟着两个有源线圈,然后又是一个有源线圈后面跟着两个有源线圈,如此类推。在这种模式下,我们用同样的结构得到了双倍的分辨率。现在转子将在8个步骤做完整的循环。

Half-Step-Drive-Mode然而最常见的方法是控制步进电机现在是微缩步。在这种模式下,我们以正弦波的形式向线圈提供可变控制电流。这将提供转子的平稳运动,减少零件的应力和增加步进电机的精度。

微步

增加步进电机的分辨率的另一种方法是通过增加转子的极数和定子的极数。

Incresing-Poles-Numbers0

步进电机类型按结构


从结构上看,步进电机有三种不同的类型:永磁步进电机、变磁阻步进电机和混合同步步进电机。
从结构来看

永久磁铁步进电机有一个由定子绕组驱动的永磁转子。他们创造相反的极性极相比,转子的两极,推动转子。

Stepper-Motor_PM

下一种是变量不情愿步进电机采用非磁化软铁转子。转子有从定子偏移的齿,当我们以特定的顺序活跃绕组时,转子分别移动,使它在定子和转子的齿之间有最小的gab

Stepper-Motor-Variable-Reluctant01

混合同步电机是前两个步进的组合。它有一个永磁齿形转子和一个齿形定子。转子有两个部分,这是相反的极性和他们的齿偏移,如图所示。

Top-View-Rotor01

这是一个常用的前视图混合步进电机有8杆2所激活的定子绕组,a和b,如果我们启动绕组,我们将磁化4两极的两人会有极性南部和北部两个极性。

Hybrid-Stepper-Motor02

我们可以看到,这样转子的牙齿与牙齿的波兰人和不结盟的牙齿的波兰人B。这意味着在下一步中当我们关闭一个波兰人和激活B波兰人,转子将计数器的时钟明智的和它的牙齿将结合B柱的牙齿。

Hybrid-Stepper-Motor_Working-P

如果我们继续激活极点在一个特定的顺序转子将持续移动。在这里,我们还可以使用不同的驱动模式,如波驱动、全步进驱动、半步进驱动和微步,甚至进一步提高步进电机的分辨率。

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