永磁步进电机包括一个永磁转子、线圈绕组和导磁定子。勉励一个线圈绕组将产生一个电磁场,分为北极和南极,见图1所示。定子产生的磁场使转子迁徙改变到与定子磁场对直。通过改变定子线圈的通电顺序可使电机转子产生连续的旋转运动。
图2显示了一个两相电机的范例的步进顺序。在第1步中,两相定子的A相通电,因异性相吸,其磁场将转子固定在图示位置。当A干系闭、B相通电时,转子顺时针旋转90°。在第3步中,B干系闭、A相通电,但极性与第1步相反,这匆匆使转子再次旋转90°。在第4步中,A干系闭、B相通电,极性与第2步相反。重复该顺序匆匆使转子按90°的步距角顺时针旋转。

图2中显示的步进顺序称为“单相勉励”步进。更常用的步进方法是“双相勉励”,个中电机的两相一贯通电。但是,一次只能转换一相的极性,见图3所示。两相步进时,转子与定子两相之间的轴线处对直。由于两相一贯通电,本方法比“单相通电”步进多供应了41.1%的力矩,但输入功率却为2倍。
半步步进电机也可在转换相位之间插入一个关闭状态而走“半步”。这将步进电机的全体步距角一分为二。例如,一个90°的步进电机将每半步移动45°,见图4。但是,与“两相通电”比较,半步进常日导致15%~30%的力矩丢失(取决于步进速率)。在每交流半步的过程中,由于个中一个绕组没有通电,以是浸染在转子上的电磁力要小,造成了力矩的净丢失。
双极性绕组
双相勉励先容了利用一种“双极性线圈绕组”的方法。每相用一个绕组,通过将绕组中电流反向,电磁极性被反向。范例的两相双极驱动的输出步骤在电气事理图和图5中的步进顺序中进一步阐述。按图所示,转换只利用绕组大略地改变电流的方向,就能改变该组的极性。
单极性绕组
另一常用绕组是单极性绕组。其一个电极上有两个绕组,这种联接办法为当一个绕组通电时,产生一个北极磁场;另一个绕组通电,则产生一个南极磁场。由于从驱动器到线圈的电流不会反向,以是可称其为单极绕组。该步进顺序见图6所示。该设计使得电子驱动器大略化。但是,与双极性绕组比较,其力矩大约少30%,由于励磁线圈仅被利用了一半。
四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种事情办法。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的迁徙改变力矩小。八拍事情办法的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八拍事情办法既可以保持较高的迁徙改变力矩又可以提高掌握精度。
单四拍、双四拍与八拍事情办法的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示:
用达林顿管驱动四相步进电机举例:(两相步进电机多采取H桥驱动,如L298N和L293D芯片)
步进电机类型及其辨别:
对付业余爱好者来说,最随意马虎得到的步进电机是单极性(又称双线或4相)和双极性(又称单线或两相)步进电机。
一、单极性步进电机
这种步进电机之以是称为单极性是由于每个绕组中电流仅沿一个方向流动。它也被称为两线步进电机,由于它只含有两个线圈。两个线圈的极性相反,卷绕在同一铁芯上,具有同一个中间抽头。单极性步进电机还被称为4相步进电机,由于它有4个勉励绕组。单极性步进电机的引线有5或6根。
如果步进电机的引线是5根,那么个中一根是公共线(连接到V+),其他4根分别连到电机的4相。如果步进电机的引线是6根,那么它是多段式单极性步进电机有两个绕组,每个绕组分别有一个中间抽头引线。但是如何分辨这些引线呢?请连续读下述内容。
1.分辨5线单极性步进电机接头
为了找出精确的引线顺序并使电机迁徙改变,须要一块电池和一段胶带(当然也须要一个5引线步进电机)。备好暗号笔来标注引线以便分辨它们。按以下步骤操作:
①用数字万用表找到公共线。其他引线与 公共线之间的电阻丈量值都相同。将此线连接到电池的V+。5V或6V就足够测试用了。
②胶带粘贴到步进电机的输出铀上,并使它垂直于轴端伸出成为一个标志。此标志的浸染在于判断电机是否迁徙改变。
③任意挑出一条引线称之为相1。若将此线接地,则电机输出轴将做轻微的迁徙改变。现在步进电机被锁定在相1的位置上。
④取另一根引线并将其接地,仔细不雅观察输出轴上的胶带。如果输出轴向右轻微地旋转,那么此根引线是相2。如果输出轴向左轻微地旋转,那么此根引线是相4。如果输出轴不旋转,那么此根引线便是相3。
2.分辨6线单极性步进电机接头
回收打印机旧电机时最常碰着这种类型的单极性步进电机。6线单极性步进电机常日看起来像是两个单段式电机叠放在一起,每个单段有3根线引出。这种步进电机的引线非常随意马虎分辨。
分辨6线步进电机引线顺序的事情相称大略。如果它的构造形式是多段式步进电机,那么引线的顺序实际上已经给出了,用数字万用表可以找出每对绕组的公共线。只要保持绕组对的两根引线对应同等,它们的顺序并无关紧要,仅会影响电机的旋转方向而已。
如果不是多段式的6线步进电机,可以按以下步骤确定绕组对的引线:
①利用数字万用表找出每对绕组的公共端。
②照上述方法能找出两个绕组对,分隔它们并加以标记。请将个中一个绕组对标记为A和C(也可以是1和3),另一个标记为B和D(也可以是2和4)。在每一对绕组中,哪条引线是何顺序并不主要,只要成对就足够了。
二、双极性步进电机
双极性步进电机之以是如此命名,是由于每个绕组都可以两个方向通电。因此每个绕组都既可以是N极又可以是S极。它又被称为单绕组步进电机,由于每极只有单一的绕组,它还被称为两相步进电机,由于具有两个分离的线圈。
双极性步进电机有四根引线,每个绕组两条。与同样尺寸和重量的单极性步进电极比较,双极性步进电机具有更大的驱动能力,缘故原由在于其磁极(不是中间抽头的单一线圈)中的场强是单极性步进电机的两倍。双极性步进电机的每个绕组须要一个可逆电源,常日由H桥驱动电路供应。由于双极性步进电机比单极性步进电机的输着力矩大,因此总是运用于空间有限的设计中。这也是软盘驱动器的磁头步进机器系统的驱动之以是总是采取双极性步进电机的缘故原由。
可以相称大略地利用数字万用表来查找两个绕组。如果在某两根引线之间能够丈量到阻值,那么这两根引线之间就属于一个绕组,其他两根线之间是其余一个绕组。双极性步进电机的步距常日是1.8°,也便是每周200步。









