步进电机的机械原理

一、 步进电机分类

1.1、 反应式步进电机（VR）:转子由软磁材料制成，结构简单、成本低、动态力学性能差、步距角可以很小；

1.2、 永磁式步进电机（PM）：转子由永磁材料制成，转子级数少，步距角大，力矩大，动态性能好；

1.3、 混合式步进电机（HB）：结合VR、PM电机优点，输出力矩大、步距角小、动态性能好，目前使用最为广泛，下述以该类电机为例进行介绍。

二、 两相混合式步进电机结构

2.1、 实物图如下所示，主要由定子、转子、端盖组成

2.2、结构示意图如下所示

2.3、剖视图分析（剖切转子S端）

定子有8个磁极，如下图所示，绿色绕线的为A相，洋红色绕线的为B相。转子有50个齿，均匀分布。定子每个磁极有6个齿，总计8*6=48齿。当A相定子有一对磁极齿与转子齿完全对齐时，A相定子另一对磁极齿必定与转子齿完全错开，此时B相定子齿与转子齿呈半齿对齐（或者半齿错开）。同理可以判断B相定子齿与转子齿对齐时的状态。

2.4、转动原理

①当A+接电源正极，A-接电源负极时，A相线圈导通，产生磁场，如图下图所示，A相蓝色的N极与转子的S极相互吸引对齐，同时A相的S极与转子S极相互排斥而错开，此时达到稳定状态

②当B+接电源正极，B-接电源负极时，B相导通，此时状态如下

③当A-接电源正极，A+接电源负极时，A相导通，此时状态如下

④当B-接电源正极，B+接电源负极时，B相导通，此时状态如下

⑤然后回到①图状态，经过4个步骤，转子转过一个齿，转子每一个齿对应的角度是360/50=7.2°，所以每一个步骤，电机转过的角度就是7.2°/4=1.8°，即步进电机的步距角

2.5、完整画如下

2.6、转子N极布局

上述解释的是转子S受力，转子N极齿与S极齿是完全错开的，如下图所示，受力分析与S极是一样的。

三、步进电机演示器功能介绍

为了方便直观的理解电机转动原理，制作了电机演示器，可以手动操作，也可以自动操作，具有4拍和8拍模式，速度也可自行调节