【步进电机相序怎么区分】步进电机原理及使用指南

一、步进电机概述

步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制元件。如果不是过载，电机的转速、停止位置仅由脉冲信号的频率和脉冲数决定，不受负载变化的影响。也就是说，如果给马达添加脉冲信号，马达就会打开阶跃角。这种线性关系的存在和步进电机具有周期性的单级误差和累积误差等特点。在速度、位置等控制领域，可以用步进电机轻松控制。

步进电机已经广泛应用，但步进电机与普通直流电机和交流电机不同，并不是日常使用的。步进电机必须用作由双环脉冲信号、电力驱动电路等组成的控制系统。因此，使用好步进电机并不容易。涉及到很多专业知识，如机械、电机、电子和计算机。

这里以广泛使用的感应步进电机为例，说明基本工作原理。希望对广大用户的选择、使用和整机改进有帮助。

二、永磁感应步进电机工作原理

(一)反应性步进电机原理

因为反应性步进电机的工作原理比较简单。下面首先说明三相反应性步进电机的原理。

1.结构：电机转子均匀分布多个小齿，定子齿有三个磁轨道电阻，其几何轴分别与转子齿轴交错。0、1/3、2/3、(两个相邻的转子齿轴之间的距离是齿距，即a与齿1对齐，b与齿2向右交错1/3，c与齿3向右交错2/3，a '与齿5对齐，

2、旋转：A相通电，B、C相不通电时，磁场作用使牙齿1与A对齐(转子不受任何力)。

B相通电后，当A、C相不通电时，齿2必须与B对齐。此时，如果转子向右移动三分之一，则齿3和C偏移为三分之一，齿4和A偏移(和-1/3的)=2/3。

C相通电后，A、B相不能通电，齿3必须与C对齐。此时，转子再向右移动三分之一。此时，齿4和A偏移将以三分之一对齐和对齐。

A相不通电，B、C相不通电，牙齿4与A对齐，转子向右移动三分之一，这样分别打开A、B、C、A，牙齿4(例如牙齿1前面的牙齿)移动到A相，电动机转子向右旋转一个齿距。打开电源，马达就会反转。

由此可见，电机的位置和速度以导电数(脉冲数)和频率一对一地对应。方向由导电顺序决定。但是有力矩、稳定性、噪音、角度减少等方面的考虑。通常使用传导状态(例如A-AB-B-BC-C-CA-A)将每个步骤的三分之一更改为六分之一。甚至通过两相电流的不同组合，将1/3变成1/12，1/24，这是电机细分驱动的基本理论基础。

不难推出：电机定子有M相磁阻，其轴分别在转子齿轴上1/M、2/M。偏移为(M-1)/M，1。而且，电导率是一定的上旬马达，可以正向逆转——。这是步进电机旋转的物理条件。如果满足这个条件，我们理论上可以制造任何阶段的步进电机，由于成本等多种原因，市场上一般有2、3、4、5个奖项。

3.力矩：马达打开后，转子之间会产生磁场(磁通量)。转子与定子交错一定角度时，力F与(D/D/d)成正比。

磁通量=br * s

Br是磁密度，s是磁感应面积

f与L*D*Br成比例

l是铁芯的有效长度，d是转子直径

Br=n I/r

N I以磁阻圈运动员(电流乘权运动员)R为磁阻。

力矩=力*半径

力矩与电动机的有效体积*安培吨*磁密度成正比(仅考虑线性状态)

因此，马达的有效体积越大，磁安培的数量越大，转子之间的间距越小，马达力矩越大，反之亦然。

连续步进电机原理及使用指南(一)

(二)永磁感应步进电机的工作原理。

以下是两相和四相电感步进电动机的示例。

1、结构：

电机定子有四个磁阻，转子均匀分布许多小牙齿，加上永磁体，使多对N-S齿极沿转子轴方向分布，N、S齿极相互交错1/2 (相邻两个转子齿轴之间的距离，即齿距)。使转子齿形轴向左交错。0，1/4，2/4，3/4。下面是一组四相电机、转子展开后的工作原理图(见图1)。

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2、四相电机旋转

以四相单四拍即A—B—C—D—A通电方式，转子不受外力为例。

第一拍：当A相通正向电流(如图示电流方向)，B、C、D相不通电时，有工作原理图可看出，定子A极产生S极磁场，由于磁场作用，转子N1齿将与定子A极轴线与相对齐，而N2齿与B极，N3齿与C极，N4齿与D极，N5齿与A极的轴线以次向右错开1/4τ, 2/4τ, 3/4τ,1τ。(如图1)

第二拍：当B相通正向电流，A、C、D相不通电时，N2齿将于B极轴线相对齐，此时转子向右转过1/4τ，而N3齿与C极，N4齿与D极，N5齿与A极轴线以次向右错开1/4τ, 2/4τ, 3/4τ。

同理，第三拍C相通正向电流，转子又向右转过1/4τ。第四拍D相通正向电流，D与N4相对齐，转子再次向右转过1/4τ,N5齿与A极轴线向右错开1/4τ。

当再到A相通正向电流时，N5齿与A极轴线相对齐，至此转子转过一个齿距τ，如果不断地按A-B-C-D-A…通电，电机就按每步(每脉冲)1/4τ向右连续旋转。如按A-D-C-B-A……通电，电机则反转。

如果通的不是正向电流而是反向电流，定子产生的不是S极而是N极，每相通电时对应的S齿与其轴线向对齐，旋转的方向不变。

3、两相电机旋转

不难发现：当A通正向电流时N1齿与A极轴线相对齐，S3齿与C极轴线向对齐，与C相通反相电流的效果一样。A相通反向电流和C相通正向电流的效果一样。同样B相和D相的关系与A和C的关系一样。

在A相通正向电流时同时在C相通反向电流，在C相通正向电流时同时在A相通反相电流，在通B、D相电流时也一样。这样的通电方式显然比四相单四拍通电时励磁绕组的利用率高，电机产生的力矩大。用A表示A相通正相电流， A+表示A相通反向电流，B表示B相通正向电流，B+表示B相通反向电流。四相单四拍A—B—C—D—A通电方式就可以用A—B—A+—B+—A单四拍的通电方式。这种只有A，B二种励磁绕组通电方式称二相驱动，这样的电机称二相电机。