步进电动机的工作原理控制及步进电动机的类型和标识

步进电机是一种开环控制元件，可将电脉冲信号转换为角位移或线性位移。在无过载的情况下，电机的速度和停止位置仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。即，当将脉冲信号添加到电动机时，电动机旋转步进角。这种线性关系的存在与步进电动机的特性有关，因此仅存在周期性误差，而没有累积误差。因此，使用步进电机控制速度，位置和其他控制域非常简单。

永磁步进电机包括永磁转子，线圈绕组和磁性定子。线圈绕组的励磁会产生一个分为北极和南极的电磁场，如图1所示。定子产生的磁场使转子旋转并与定子磁场对齐。通过改变定子线圈的通电顺序，电动机转子可以产生连续的旋转运动。

图2显示了两相电动机的典型步骤顺序。在第一阶段中，两相定子的A相通电，并且由于某种原因的吸引力，磁场将转子保持在图中所示的位置。当A相关闭且B相通电时，转子顺时针旋转90°。在步骤3中，关闭了相B，为相A通电，但是由于极性与步骤1的极性相反，因此转子再次旋转90°。在步骤4中，关闭A相，给B相通电，并且极性与步骤2的极性相反。重复此过程将使转子以90°的步进角顺时针旋转。

图2所示的步骤顺序称为“单相激励”步骤。一种更常用的步进方法是“两相励磁”，其中电动机的两相始终通电。但是，一次只能切换一个相的极性，如图3所示。当两相步进时，转子和定子的两相之间的轴线对齐。由于两相都始终通电，因此该方法提供的转矩比“单相通电”相大41.1％，但输入功率却增加了一倍。

半步步进电机也可以在切换步之间插入闭合状态，然后移至“半步”。这会将步进电机的总步进角除以2。例如，一个90°的步进电机每半步移动45°（请参见图4）。但是，与“两相通电”相比，半步进通常会导致15％到30％的扭矩损失（取决于步进速度）。因为在每个半阶段交换期间都不给绕组之一通电，所以作用在转子上的电磁力很小，从而导致净转矩损失。

双极绕组

双相励磁使用“双极线圈绕组”方法。每个相都使用一个绕组，并通过反转绕组中的电流来反转电磁极性。典型的两相双极驱动器的输出级在电气原理图中和图5中的步骤顺序中进行了详细说明。如图所示，该开关可以通过使用绕组简单地改变电流方向来改变组的极性。

单极绕组

另一个常用的绕组是单极绕组。一个电极有两个绕组，这种连接方法在一个绕组通电时会产生极性磁场，而在另一个绕组通电时会产生南极磁场。由于从驱动器流向线圈的电流不会反向，因此可以将其称为单极绕组。步骤的顺序如图6所示。这种设计简化了电子驱动器。但是，由于与双极绕组相比，仅使用了一半的励磁线圈，因此扭矩减小了约30％。

根据通电顺序，四相步进电动机可以分为三种工作模式：单4位，双4位和8位。单四联和双四联的步距角相同，但单四联的旋转扭矩小。 8英尺工作模式的步距角是单4拍和双4拍的一半，因此8拍工作模式可以保持较高的旋转扭矩并提高控制精度。

步进电机的类型和标识：

对于业余爱好者，您会发现最简单的步进电机是单极（也称为2线或4相）和双极（也称为单相或2相）步进电机。

1个单极步进电机

这种步进电机称为单极步进电机，因为每个绕组中的电流仅在一个方向上流动。它也被称为两线制步进电机，因为它仅包含两个线圈。两个线圈具有相反的极性，并以相同的中心抽头缠绕在相同的铁芯上。单极步进电动机也称为四相步进电动机（https://www.dgzj.com/Electrician's Home），因为它们在此处具有四个绕组。单极步进电机有5或6根引线。

如果步进电机有5根引线，则其中一根是公共线（连接到V +），其余4根线分别连接到电动机的4相中的每相。如果步进电动机的导线为6，则它是具有两个绕组的多段单极步进电动机，每个绕组都有一条中心抽头引线。但是，请继续阅读以了解如何区分这些线索。

1. 5线单极步进电机连接器的区别

您将需要电池和胶带来找到正确的引线顺序并旋转电动机（当然，您还将需要5引线步进电动机）。准备一个标记以分隔引线。请按照以下步骤操作：

①使用数字万用表查找公用线。其他引线与公共线之间的电阻测量结果相同。将此线连接到电池的V +。 5V或6V足以进行测试。

②将胶带粘贴到步进电机的输出铀上，并将其垂直延伸到轴端，以便对其进行标记。该标志的功能是检查电动机是否在旋转。

③随机选择领先者，这被称为第一阶段。当该导线接地时，电机输出轴会略微旋转。现在，步进电机被锁定在第一步位置。

④握住另一根导线，接地，并仔细观察输出轴上的胶带。当输出轴向右稍微旋转时，此引线位于步骤2中。当输出轴向左稍微旋转时，该引线为阶段4。如果输出轴不旋转，则该导线分为三个阶段。

2. 6线制单极步进电机连接器的区别

这种类型的单极步进电动机最常见于回收旧打印机电动机时。 6线制单极步进电机通常看起来像是两个堆叠在一起的单段式电动机，每个单段有3线。该步进电机的导线非常容易区分。

区分6线步进电机的引线顺序非常简单。如果该结构是多段式步进电动机，则实际上会给出引线的顺序，并且每个绕组对的公共线都可以通过数字万用表找到。只要绕组对的两条引线彼此匹配，顺序就无关紧要，只影响电动机的旋转方向。

如果您不是多级6线制步进电机，则可以按照以下步骤确定绕组对的引线。

①使用数字万用表找到每个绕组对的公共端。

②按照上述方法，您可以找到，分离并标记两个绕组对。将一对绕组标记为A和C（或1和3），另一对标记为B和D（或2和4）。在每对绕组中，如果有足够的对，则存在引线顺序不重要的地方。

第二个双极步进电机

之所以命名双极步进电机是因为每个绕组都可以在两个方向上通电。因此，每个绕组可以是N极或S极。因为每个磁极只有一个绕组，所以也称为单绕组步进电动机；由于具有两个单独的线圈，也称为两相步进电动机。

双极步进电机有4根引线，每个绕组2条。与相同尺寸和重量的单极步进电极相比，双极步进电动机具有更大的驱动能力，因为极的电场强度（不是带有中心抽头的单个线圈）是单极步进电动机的两倍。双极步进电动机的每个绕组通常需要由H桥驱动电路提供的可逆电源。由于双极步进电动机的输出扭矩大于单极步进电动机的输出扭矩，因此始终在空间有限的设计中使用。这也是软盘驱动器磁头步进机系统的驱动器始终采用双极步进电机的原因。

使用数字万用表查找两个绕组非常简单。如果您可以测量两条引线之间的电阻，则两条引线属于一个绕组，而另外两条引线则属于另一绕组。双极步进电机的步距通常为1.8°，每周大约为200。