步进电机工作原理讲解

网上一些视频做的花里胡哨的，有的描述错误，有的关键地方没有介绍，本文借助视频里的截图详细介绍一下步进电机原理。
 

步进电机转子：

定子是一个永磁体，每一个磁极各套上带有齿轮形状的导磁材质。

注意看下图两个磁极齿轮，是互相错开一个角度的。这和定子绕线有关系，后面会介绍。

步进电机定子：

由下面图可以看出，定子也有导磁齿轮，并且定子尺数较转子多几个，这样就会导致有的电极对齐，有的电极就会错开一个角度。定子实际上就是电磁铁，通过控制电流方向，改变电磁铁极性实现磁场旋转，从而带动转子旋转。注意定子的绕线方向，定子面向转子的一侧极性是一样的，但是转子有两个极性，这就是转子的导磁材质上下错开一个角度的原因。运动时一边产生推力，一边产生吸力。

步进电机工作原理：

当出现如下供电方式时，红色齿轮和转子齿轮异性相吸对齐，黄色齿轮异性排斥错开一个角度。

改变供电方式，更换另一组线圈，下图中绿色齿轮异性相吸，蓝色齿轮同性排斥，齿轮开始加速转动。
 

最终绿色齿轮对齐，如下：
 

继续更换供电方式，产生如下极性，黄色齿轮有吸合趋势，红色齿轮有排斥趋势，齿轮继续转动。
 

最终黄色齿轮对齐，如下：

就这样不停地变换极性，使转子连续转动。可以实现正传反转，加速减速等等
 

细分等等。

步进电机细分介绍：

上面介绍的步进电机的工作方式每时每刻只有一组线圈供电，走一步的角度固定，平滑性不太好，如果能够减小步距角会大大提升性能。如果给两组线圈同时通电，那么在双磁场的作用下，转子会停留在中间位置，也就是走了半个步距角，这就是步进电机的细分技术。步进电机的细分技术是一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动控制技术。通过控制各相绕组中的电流，使它们按一定的规律上升或下降，即在零电流到最大电流之间形成多个稳定的中间电流状态，相应的合成磁场矢量的方向也将存在多个稳定的中间状态，转子按细分步距旋转。如下图所示：

第一个稳态，一组线圈通电。
 

第二个稳态两组线圈同时通电，转子受力方向如下图所示，从第一个稳态到第二个稳态转子转过了半个步距角。