步进电机基本结构

步进电机是从电磁铁这样简略的装l演化过来的一种电磁能f转换元件，因而设计择能够依据电磁场理论和机械结构的简繁设计出各种醒式的步进电机。从步进电机的发展过程来看也是如此，结构萦多的步进电机在历吏上相继呈现。但有的钻构型式由于功率低、噪声大、加快功能差、制造工艺杂乱等原因，存在的时刻很短就被筛选了。如章动式、棘轮式、滚切式、柔轮式、谐波式等步进电机，现在都很少或许不出产了。

基本结构

步进电机结构和工作原理

1. 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速，停止的位置只取决于控制脉冲信号的频率和脉冲数

2. 脉冲数越多，电机转动的角度越大。

3. 脉冲的频率越高，电机转速越快，但不能超过最高频率，否则电机的力矩迅速减小，电机不转。

工业上广泛运用的五种步进电机的结构特色、作业原理作一简略介绍

（一）反应式步进电机

反应式步进电动机亦称磁阻式（VR）步进电机。其定转子截路均由软磁资料侧成，定子上有多相励滋绕组，运用磁导的交化发生转矩，是现在运用最多的一种步进电机。

这种电动机的相效一般为三、四、五、六相。按弱组摆放方式，可分为单段式径向磁路、多段式径向成路和多段式轴向田1-4单段径向磁路反应式步进电机。

不管哪一种反应式步进电机，它们共同的特色是：

1）气隙小;为了进步反应式步进电机输出钱矩，气隙都获得很小。一般是按工艺答应的最小气陈进行加工，最大静转矩在ION“m以下的电机，气隙为0.03--”0.05 mm，

2）步距角小。由于反应式步进电动机定、转子是选用，软磁资料制成的，没有磁钢，靠磁阻变化发生转矩。在机械加工所能答应的最小齿距情况下，，转子的齿数能够做得很多。例如电机外径为130 m。的电机，当转子的齿距为1-2m。时，齿数最多可达250个。因而五相以上的电机，现在最小的步距角能够做到101左右。

3）励磁电流较大，绕组线径粗，电阻小。因而为了进步电机的快速功能，往往希甩电源电压高一些，这样就必须在主回路中串入功率较大的限流电阻0并且要求驭动电源功率较大，这样体系功率低。

4）电机的丙阻尼较小。当相数较少时，单步运转振动时刻可能很长。

（二）永磁式步进电机

永磁式步进电机是转子或定子的某一方具有永水徽钢的步进电机。另一方是由软磁资料制成，绕组轮番通电升建立的磁场与永久磁钢的稳定磁场相互作用发生转矩 励磁绕组能够作成两相或多相，但一般作成两相操控绕制。

按上述动作原理的要求，每相绕组距离一个脉冲后，电流需求反向。为此驱动器应选用桥式电路，使绕组能够正反两个方向通电。为了筒化驭动电源，也能够选用每极放里两套绕组的方法，.V动电翻与反应式步进电动机相同。每极的访套绕组的头尾相反地接到电源。由于两相正反向通电的绕组变成了四相，增加了用铜量和电动机外形尺寸。

永磁式步进电机的特色是：

1）起动颇率较低。负载起动频率通常在300H：以下。但电动机的转速不一定比反应式步进电动机低，有时反而会

高。

2）操控功率小，驭动器所运用的电压邀常为单一电压，如24V斌12V，励磁烧组电流一般也小于2A，不必或用阻值很小的限流电阻即可。

3）内部电磁阻尼较大，单步振动时刻短。

4）断电时电机具有一定的坚持转矩，故有回忆佬力，可作定位用。

常用的步进电机以混合式步进电机为主，下面介绍的选型以混合式步进电机来说明

图1是两相四线引出，两个绕组单独引出线；图2是两相六线引出，每个绕组多了一个中心抽头引出；图3是两相五相引出，其中两个绕的抽头连接在一起引了；图4是四相八线引出，四个绕组单独引出线。（注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的联接和绕组数的区别） 

其中以两相四线、两相五线、两相六线的最为常见。它们的区别在于选择驱动方式： 

两相四线的步进电机需要选择双极性驱动。 

两相五线的步进电机需要选择单极性驱动。

两相六线的步进电机可以选择双极性驱动或者单极性驱动。 

（按照电流流过绕组的方向是单向还是双向来区分驱动是单极性还是双极性） 由此可以看出，以两相六线的步进电机应用最为灵活，既可以选择是单极性驱动，又可以选择双极性驱动。 

由于单极性驱动方式电源利用率不大，现在应用中主要以双极性驱动方式为主，其中以恒流斩波方式的驱动最为广泛。由于恒流斩波方式的驱动器是控制电机的相电流，所以选择步进电机时考虑好电机的工作速度和对应的力矩，然后根据步进电机的额定电流来选择驱动器。电机标称的绕组电压与电机的驱动电压没有直接关系。驱动电压的高低与电机工作速度、输出力矩有关系。像信浓的步进电机，42、57（42、57指的步进电机外径，单位毫米）系列测试电机转速与力矩关系基本都是用24 VDC的驱动电压，实际应用中可以用5Ｖ～36Ｖ，甚至更高的驱动电压。提高驱动电压，可以相应提高电机高速时的输出力矩，反之亦然。 

下图是电机转矩与速度对应的曲线图 

PULL IN TORQUE  指牵入转矩 

PULL OUT TORQUE     指输出转矩 

HOLDING  TORQUE     指保持转矩（额定电流锁相时的力矩）也是电机标称的力矩。