小型电机大能剖析步进电机的精妙结构运作秘诀与独特优势
导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能够直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，步进电机可以实现对其转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈控制系统即可实现高效的开环控制。此外，由于其结构简单，成本低廉，使得步进电机成为了许多应用领域中的首选。
基本结构与工作原理：
步进电机基本结构（如图1所示）
工作原理
步进驱动器根据外部信号和逻辑程序，通过内部逻辑网络来调节每个绕组的通断状态，从而产生确定方向和速率的旋转或锁定。以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组同时励磁时，输出轴静止；当一个绕组励磁方向发生变化时，则输出轴沿既定的方向旋转一步(1.8度)。连续按此规律变换励磁方向，可以实现连续精确旋转。
两相步进有双极性与单极性形式，其中双极性需要八个电子开关进行交替切换，而单极性仅需四个电子开关，可提高效率。
加速/减速运动控制：
双极性2相
单极性2相
工作原理图（如图2）
特点：
精准位置控制：依据输入脉冲数确定轴位，并提供小于0.01度级别的位置误差，不累积。
精确速度：通过调整输入脉冲频率实现任意速度下的精细调节。
正向/反向+急停及锁定功能：在全范围内有效地操控力矩与位置，同时保持锁定状态下仍能提供一定力矩。
低速操作下精准位置维持能力：无需齿轮箱，即可在非常低运行条件下平稳运作，同时输出较大力矩，以降低功耗并优化空间利用。
长寿命设计：由于无刷设计，其使用寿命主要取决于轴承。
振动与噪音问题解决方案：
A. 避免共振区间
B. 微分驱动模式改善
技术参数与术语解析：
小结：
在机械设计中，步进电机会广泛应用于同步带轴直线运动以及滚珠丝杠轴等场合，因为它们不需要复杂反馈系统，因此经济实用且能够提供不错性能。而除了工业应用，在生活中也能发现其存在，如打印设备、扫描仪、照相设备、ATM自动柜员机以及3D打印技术等多种场景。
