步进电机双极电机基础

双极性步进电机的基本组件步进电机属于无刷直流（BLDC）电机，它按照等长的步进值逐步转动。

而双极性步进电机则是每相都拥有一个绕组的步进电机，具体而言是两相四线步进电机。

它由定子和转子两个主要部件组成（见图1）。

图1: 双极性步进电机的结构示意图定子定子是电机的静止部分。

8个定子上分别绕有两相双极性绕组，每个定子铁芯上带有五齿（见图1）。

A相绕组绕线从定子1开始绕，依次绕到定子3，5，7上（见图2）。

值得注意的是，定子1和5的绕线方向相同，而定子3和7的绕线方向相同。

这两组（定子1和5，以及定子3和7）的绕线方向相反。

B相绕组也是以同样的原理进行绕制，其中定子4和8为一组，定子2和6为一组。

图2: 双极性步进电机的绕组原理图转子通常转子上贴有轴向充磁的永磁体。

图3所示为转子的结构。

图3: 转子结构示意图图4展示了转子的侧面截面图。

图4：转子侧面截面图永磁体的磁力线在电机本体内形成闭合。

由于磁力线和磁阻效应，即使步进电机在不通电的情况下也有一定的锁定力矩（见图4）。

转子上拥有50个齿，和定子齿轮相对起来，由于这样的齿数和相数结构，它拥有1.8度的步进角度（见图5）。

步进角度：电气周期完成90度，步进电机转子前进的机械角度。

图5: 1.8°步进角度结构示意图步进模式为了方便讲解后续的控制方式，我们将复杂的结构图简化为示意图（见图6）。

图6：双极性步进电机简化示意图步进电机的定子和转子可以被看作都只有一个齿，这使步进电机的驱动方式不同于其他电机。

这种方法叫做双全桥驱动，其中A相绕组接在第一个全桥驱动上，B相绕组接在第二个全桥驱动上（见图7）。

图7：双全桥驱动电路图双极性步进电机具有三种控制模式：单相步进、整步步进和半步步进（见表1）。

表1: 步进模式表单相步进当A相和B相按照单相步进的模式依次通电的时候，定子磁场会相应地发生变化，转子也会由于极性吸引而转动。

表1中详细描述了A相和B相（AB）的通电顺序和转子的转动位置。

步进电机小知识1.什么是步进电机?步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

2.步进电机分哪几种?步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8度而五相步进角一般为 0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛。

3.什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）?保持转矩（HOLDING TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。

比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

4.什么是DETENT TORQUE?DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。

DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。

5.步进电机精度为多少？是否累积?一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

6.步进电机的外表温度允许达到多少?步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。

随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。

不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。

步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。

本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。

步进电机的构造如图1所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。

通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。

如果线圈中电流的流向如图1所示，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流动。

根据安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。

现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。

图2给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机，因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。

如果我们按图2a所示方向给绕组1输送电流，而绕组2中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地按图中所示，指向定子磁场的北极。

再假设我们切断绕组1中的电流，而按图2b所示方向给绕组2输送电流，那么定子的磁场就会指向左侧，而转子也会随之旋转，与定子磁场方向保持一致接着，我们再将绕组2的电流切断，按照图2c的方向给绕组1输送电流，注意：这时绕组1中的电流流向与图2a所示方向相反。

于是定子的磁场北极就会指向下，从而导致转子旋转，其南极也指向下方。

然后我们又切断绕组1中的电流，按照图2d所示方向给绕组2输送电流，于是定子磁场又会指向右侧，从而使得转子旋转，其南极也指向右侧。

最后，我们再一次切断绕组2中的电流，并给绕组1输送如图2a所示的电流，这样，转子又会回到原来的位置。

一文带你了解步进电机的相关知识：相、线、极性和步进方式这里不说步进电机的'细分' 实验，只说一下有关步进电机的基础概念以及步进电机的三种工作方式——单拍、双拍、单双拍，现在步进电机的编程一般都要用到专门的步进电机驱动芯片（如：L6219芯片）。

先说一下相、线和极性。

一：线、相、极性'相' 就是说明步进电机有几个线圈（也叫做绕组）。

'线' 就是说明步进电机有几个接线口。

'极性' 分为单极性和双极性。

如果步进电机的线圈是可以双向导电的，那么这个步进电机就是双极性的，相反，如果步进电机的线圈是只允许单向导电的，那么这个步进电机就是单极性的。

上面的三个只要知道其中两个，就可以推断出第三个。

如：五线四相步进电机就是有5个接线口，4个线圈。

由于有五个接线头，即接线头的个数是奇数个，也就是说有一个接线头是公共接头，所以它的线圈的导电方式就只允许是单向的，即这个步进电机是单极性的。

如下图：四线双极性步进电机就是有4个接线口，导电方式是允许双向的。

由于有四个接线口，且导电方式是双向的，所以这个步进电机是两相的。

二、步进电机的步进方式：单拍、双拍、单双拍1、单拍：（单四拍工作方式）单拍工作方式就是说每次只给一个线圈通电，通过改变每次通电的线圈从而使步进电机转动。

先说五线四相步进电机，假设它的四个线圈叫做A、B、C、D，那么在单拍工作方式下，线圈的通电方式依次是：A、B、C、D；然后是四线双极性步进电机，假设它的两个线圈叫做 A、B，那么在单拍工作模式下，线圈依次是：A、B、-A、-B；【注】A、B指的是A、B线圈通正向电流，-A、-B指的是A、B 线圈通反向电流。

由于五线四相步进电机无法通反向电流，所以只有A、B、C、D。

当然上面说的都仅仅只是理论，我们记忆的话自然有简便方法：下面是五线四相步进电机：下面是四线双极性步进电机：2、双拍：（双四拍工作方式）双拍工作方式就是：每次给两个线圈通电，通过改变通电的线圈从而使步进电机转动。

两相混合步进电机步进电机是一种电动机，它的特点是能够按照电脉冲信号进行定量控制旋转角度或者转速。

步进电机具有运动平稳、精度高、噪音低等优点，在电子设备领域被广泛应用。

在步进电机中，两相混合步进电机是一种常见的类型。

两相混合步进电机由于其结构简单、制造成本低等特点被广泛使用，尤其在微型化电子设备中得到了广泛应用。

它由步进电机驱动器、步进电机控制器和两相混合步进电机本体等组成。

本文将详细介绍两相混合步进电机的结构、原理、控制方法和应用等。

一、结构两相混合步进电机主要由定子、转子和绕组三个部分组成。

1. 定子两相混合步进电机的定子是由两个磁极和两个齿构成，其中每个齿上都有一个线圈。

定子上线圈的两端经过连接电源后会形成一个有规律的磁场。

当极对应的两个线圈分别接通时，就会形成两个北极和两个南极的交替磁场，从而形成有规律的磁场变化。

2. 转子两相混合步进电机的转子是由两个部分组成：一个是磁极，另一个是齿。

磁极分为南、北两极，随着定子上线圈发生变化而转动。

而齿则是由数个齿齿缝组成。

3. 绕组两相混合步进电机的绕组是由两个线圈组成，每个线圈绕制在定子两个相邻齿上，线圈之间隔一个齿缝。

两个线圈相位差90度左右，当电源连接时，两个线圈将会产生90度的相位差异，从而驱动转子转动。

二、工作原理两相混合步进电机的工作原理是将电信号转换成机械运动。

当控制器向步进电机驱动器发送电脉冲信号后，驱动器的电路就会根据电脉冲信号控制电源的开关，使得电机绕组产生磁场的变化。

这时磁场将会影响到转子的位置，使得转子的角度发生改变。

如此重复，电机就会按照电脉冲信号控制的角度或转速旋转。

三、控制方法1. 开环控制开环控制是指不考虑电机实际位置的控制方法，仅通过发送电脉冲信号的方式控制电机的角度或转速，缺点是容易因为负载或摩擦力而出现角度偏差。

闭环控制是指通过检测电机实际位置来进行控制。

通常采用编码器等设备来检测电机的转动位置及速度信息，将检测结果反馈给控制器进行调整控制。

单极性与双极性步进电机性能解析
步进电机的分类方式有很多种，此篇给大家介绍单极性和双极性的分类方式：此种分类方式将步进电机分为单极性和双极性两种。

1、单极性：不改变绕组电流的方向，只是对几个绕组依次循环通电。

比如说四相电机，有四个绕组，分别为abcd （1）：AB--BC--CD--DA--AB（2）：A--AB--B--BC--C--CD--D—DA(注：AB意为AB两个绕组同时通电，类似者同)2、双极性：双极性不只是对几个绕组依次循环通电，而且还要改变绕组的电流的方向。

如四线双极性电机，有两个绕组A和B，A绕的两端分别为A1、A2；B绕的两端分别为B1、B2。

运行方式：A1→A2-----B1→B2-----A2→A1-----B2→B1-----A1→A2-----单极性步进电机：有两个线圈，但有五条或者六条线，也就是在一个线圈的中间增加了一个抽头，五条线也可以看成是六条线。

把两个线圈的两根线并在一起，电流可以在一个线圈的一半走不同的流向。

双极性步进电机：每个绕组可以两个方向通电。

米格绕组既可以是N级又可以是S级。

双极性步进电机还被称为单绕组步进电机，因为每级只有单一绕组，它还被称为两相步进电机。

因为具有两个分离的线圈。

双极性步进电机有四根引线，每个绕组两条。

步进电机。

步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用，接下来小七将从三个方面带大家全面认识步进电机。

01什么是步进电机步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。

在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。

02基本结构和工作原理基本结构：工作原理：步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。

以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。

在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。

如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。

同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。

当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。

对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。

两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。

双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。

单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。

驱动电路设计上只需要四个电子开关。

在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。

步进电机的基础知识步进电机是一种将电脉冲信号转换成离散力学运动的机电设备。

当施加适当的电脉冲指令时,步进电机旋转的轴或主轴将会以不连续的步进增量旋转。

电机转动与施加的脉冲之间有几个方面的直接关系。

所施加的脉冲序列决定了电机轴的旋转方向；电机的输出轴旋转的速度决定于输入脉冲的频率；电机旋转的角度决定于输入脉冲的数量。

步进电机的优点和缺点优点：1.电机的旋转角度与输入脉冲成正比。

2.当绕组通电时,电机转矩处于完全静止状态。

3.因为良好的步进电机的准确度为3％-5％,而且不会将误差从一个步骤累计到下一步,所以步进电机能够精确定位和重复性地运动。

4.对启动/停止/换向有极好的反应。

5.因为没有接触到电机上的电刷,所以它非常可靠。

电机的使用寿命仅仅依赖于轴承的寿命。

6.电机对数字输入脉冲的响应提供了开环控制,这样使电机能够更简单和低成本的控制。

7.负载直接耦合到轴,可以实现非常低速的同步旋转。

8.当速度与输入脉冲的频率成正比,可以实现更大围的旋转速度。

缺点：1.如果不恰当地控制可能会产生共振。

2.如果速度太快则不易操作。

开环控制：步进电机的一个最显着的优点是它能够在开环系统中被精确地控制。

开环控制是指不需要反馈有关位置的信息。

这种类型的控制可以消除昂贵的传感和反馈装置的需要,例如光学编码器。

只需输入步骤脉冲跟踪就能知晓您此刻所处的位置。

步进电机的类型步进电机有三种类型,分别是：1.可变磁阻型2.永久磁场型3.混合型可变磁阻型〔VR〕这种类型的步进电机已经存在了很长一段时间。

从结构上来看,它可能是最容易理解的。

图1显示出了一个典型的V.R.步进电机的截面。

这种类型的电机包括一个软铁多齿的转子和一个绕定子。

当定子绕组通过直流电流通电,电机磁极则被磁化。

当转子齿被吸引到带电的定子极时,电机发生旋转。

永久磁场型〔PM〕永久磁场型的步进电机通常被称为"锡罐"电机,是一种低成本、低分辨率类型的电机,它的典型步距角为7.5°至15°〔48 - 24步/转〕。

步进电机基本原理讲解步进电机是一种特殊类型的电机，主要通过数字控制来完成精密转动和定位。

步进电机可以实现非常精确的运动控制，广泛应用于各种设备和机器人系统中。

本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。

1. 步进电机的构成步进电机基本上由两部分组成：转子和定子。

转子是电机旋转的部分，它由可旋转的磁极和磁性材料组成。

定子是电机静止的部分，它由电枢线圈和永磁体组成。

2. 步进电机的工作原理步进电机是通过不断改变电流方向来实现旋转的。

电流会产生磁场，当磁场和永磁体相互作用时，就会形成旋转力。

步进电机通过改变电流来控制磁场和旋转力。

步进电机的运行速度由提供的电压和电流控制。

步进电机驱动器会根据设定值改变电流方向和大小，控制电机旋转的速度和方向。

每次改变电流方向都会使电机旋转一个步距，所以步进电机转动的角度可以精确地控制，从而可以精确定位。

3. 步进电机的工作方式步进电机工作时，一般驱动器会按照指定的步进角度进行操作。

步进角度可以是1.8度、0.9度、0.45度或更小。

启动电机时，驱动器会向电机提供电压和电流，控制转子旋转。

控制电流方向和大小可确定电机的转角和速度。

这是一个相对精确的过程，因为每次改变电流方向都会使电机旋转一个步距，因此可以准确控制步进电机的位置和速度。

步进电机通常使用双极性或四极性驱动，也就是说，每次驱动电机时，都会使电机旋转两个或四个步数。

双极性驱动需要两个控制信号，而四极性驱动则需要四个。

四极性驱动具有更高的分辨率和精度，因为旋转步数更小，但也需要更复杂的控制。

4. 步进电机的应用步进电机常用在需要准确控制位置和速度的系统中。

例如精密仪器和设备、电子石英钟、纺织机、数控机床、打印机和绘图仪等。

步进电机还广泛用于机器人领域，包括自动化制造和堆垛机器人、医疗器械和照片扫描仪等。

在自动化制造行业中，步进电机可以帮助机器人、自动化设备和其他工业设备实现非常精确的位置和速度控制。

步进电机也可以在汽车发动机和机器人手臂等可更换关键零部件中使用，以便进行快速、准确的位置定位。