26、步进电机的原理、应用及常见问题解析

步进电机的原理、应用及常见问题解析

1. 步进电机的基本原理

1.1 双极性步进电机

双极性步进电机中，反转线圈电流最基本的方法是使用 H 桥开关配置。在实际应用中，开关通常由固态组件代替。有包含控制双极性步进电机所需所有组件的集成电路。

双极性电机的四个连续步骤示例如下：
- 图 25 - 9 展示了转子在响应定子线圈产生的磁场迈出第一步之前的瞬间。
- 图 25 - 10 中，转子前进了一步，并且改变了线圈极性以促使其迈出第二步。
- 图 25 - 11 是电机迈出第二步后，即将迈出第三步的状态。
- 图 25 - 12 显示电机迈出第三步后，当转子响应新的磁场模式时，其方向在功能上与第一步相同。

1.2 单极性步进电机

单极性电机的控制电子设备比双极性电机更简单，现成的开关晶体管可以将线圈的一端接地。经典的五线单极性步进电机，常用于爱好者项目和机器人应用中，只需一组 555 定时器芯片就能驱动。不过，这种电机在相同尺寸和重量下功率较小，因为每次只有每个线圈的一半被通电。

单极性系统的最简单配置使用四个定子线圈和一个包含六个磁极的转子。在图 25 - 13、图 25 - 14、图 25 - 15 和图 25 - 16 中，展示了定子线圈刚通电，转子还未来得及响应移动的瞬间。电机相对两侧的线圈同时通电，而另一对线圈断电。调整控制器使线圈的“开启”周期重叠可以产生更大的扭矩，但会消耗更多功率。

2. 步进电机的变体

2.1 高相数步进电机

高相数步进电机通过增加磁极来减小步长。其优点包括高速运行更平稳、选择