步進電機是如何工作的？

作為我們生活中最常見的控制系統之一，芝識課堂已經講解了步進電機的應用、特點及分類，朋友們一定好奇步進電機是怎么進行工作的吧？那今天我們就跟隨步進電機的節奏一步步來學習了解步進電機的工作原理吧！

步進電機作為能逐步驅動至指定旋轉角度的電機，其最基本的工作就是步進的操作，即步進電機通過轉子在一定角度重復運動的方式進行旋轉。該角度稱為步距角，是步進電機的驅動單元。步進電機根據相同的步距角進行旋轉，就像人們一步步上下樓梯一樣。圖1展示了步進電機最基本的工作原理示意圖。

圖1

步距角是步進電機運動的基礎。步距角取決于電機上的磁極總數。步距角的計算公式如下所示：

步距角＝360度/N，其中N＝（NPH×PH）

●   NPH：每相的磁極數。

●   PH：相數。

●   N：各項的磁極總數。

電機類型通常稱為“PH相／N極電機”。如圖2所示，左側為2相／4極，右側為3相／6極。若為2相4極電機，則步距角將為90度。

圖2

工作時，通過連續執行所有步進操作使步進電機旋轉。若想了解步進具體操作，關鍵是要了解電流在電機定子繞組內的流動方向與定子磁極方向之間的關系。在此，我們以雙極型電機為例，來詳細解釋一下電流在定子繞組內的流動方向與磁極方向之間的關系。如圖3所示，通過改變定子繞組中的電流方向就可以改變定子磁極的方向。

圖3

接下來讓我們來了解一下電機電流和轉子旋轉的關聯性，圖4所示的是當反復切換定子繞組內的電流方向時，采用2相4極電機的定子磁極和轉子運動的情況。轉子通過切換定子繞組內的電流方向、轉子磁極，以及各相定子的磁極排斥和吸引來進行步進操作。因此，當連續執行上述操作時，步進電機旋轉。

圖4

勵磁模式是描述定子磁極時最常用的術語，在操作步進電機時不同勵磁模式顯得非常重要，勵磁模式主要分為全步、半步和微步三種。

以2相4極電機為例，步距角為90度。電機以全步距角（此示例中為90度）進行移動／旋轉的操作模式稱為全步模式。若只能將電機轉動全步距角的一半角度（此示例中為45度）。該操作模式稱為半步模式。而能應用于更為精細的步進角度尺寸，通常稱為微步模式。在微步模式下，電機可以按照全步距角的分數形式轉動，這些分數可以精確到全步距角的1/4、1/8、1/16，甚至1/32。

勵磁方式和單次步進操作下的步距角之間的關系如圖5所示。

圖5

我們結合實際應用，將勵磁模式與2相4極電機單次旋轉的步進數之間的關系匯總，大家可以直觀的比較一下三個模式下步進電機轉角的區別。

圖6

在熟悉了步進電機的基本工作原理之后，接下來芝識課堂就要跟大家好好的講一講步進電機重要的驅動IC知識了，千萬不要錯過哦！