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步进电机是如何工作的?

栏目: 伺服系统

发表时间: 2017年11月25日

步进电机由一个称为转子的永磁旋转轴和围绕电机的固定部分上的电磁体组成,称为定子。 图1显示了步进电机的完整旋转。在位置1,我们可以看到转子是从上面的电磁铁开始的,这个电磁铁目前是有效的(已经施加了电压)。要顺时针转动转子(CW),上面的电磁铁被关闭,右面的电磁铁被激活,导致转子顺时针移动90度,与自动对中磁铁对齐。这个过程在南方和西方的电磁体上以相同的方式重复,直到我们再次到达起始位置。

步进电机

  图1

  在上面的例子中,我们使用了一个分辨率为90度的电机或者演示目的。实际上,对于大多数应用来说,这不是一个非常实用的电机。平均步进电机的分辨率 – 每个脉冲旋转的角度数量 – 远高于此。例如,分辨率为5度的电机每转一步将其转子移动5度,从而需要72个脉冲(步长)才能完成360度的完整旋转。

您可以通过称为“半步”的过程将某些电机的分辨率提高一倍。而不是一次一个地切换下一个电磁铁,一半一步地打开两个电磁铁,在两个电磁铁之间产生相等的吸引力,从而使分辨率加倍。正如可以在看到图2,在第一位置中只有上部电磁铁是活动的,并且所述转子被吸入完全到它。在位置2,顶部和右侧的电磁铁都起作用,导致转子将其自身定位在两个有效的磁极之间。最后,在位置3,顶部的磁铁被关闭,转子被完全拉出。这个过程可以重复整个旋转。

步进电机

  图2

  有几种类型的步进电机。四线制步进电机只包含两个电磁铁,但操作比三个或四个磁铁更复杂,因为驱动电路必须能够在每一步之后反转电流。对于我们的目的,我们将使用6线电机。

与我们以每步90度旋转的示例电机不同,真实世界的电机在定子和转子上采用一系列微型电极来提高分辨率。虽然这似乎增加了驱动电机的过程的复杂性,但是操作与我们在示例中使用的简单的90度电机相同。图3显示了一个多极电机的例子。在位置1,转子永磁体的北极与定子电磁体的南极对齐。请注意,多个职位一次对齐。在位置2,上电磁铁被关闭,而其最左侧的下一个电磁铁被激活,导致转子旋转精确的角度。在这个例子中,经过8个步骤后,序列重复。

步进电机

  图3

  我们用于实验的特定步进电机(ST-02:5VDC,每步5度)有6根电线从外壳中出来。如果我们按照步进电机的电气等效图5,可以看到每根线圈有三根线,而线圈绕组是成对连接的。所有四相步进电机都是如此。

步进电机

  图5

  但是,如果您没有与要使用的电机等效的图表,则可以制作阻力图表来解密这些神秘的连接。中间分接线和每个末端引线之间有一个13欧姆的电阻,两端引线之间有26欧姆。来自独立线圈的电线不连接,因此不会在欧姆表上读取。


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