步进电动机的基本工作原理及选型

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1.基本工作原理
步进电动机的工作原理很巧妙，它就像是一个电磁铁，能把脉冲信号变成线或角的移动。每当它收到一个电脉冲，就会转动一个小角度，带着机器移动一小段距离。步进电动机有几个特别的地方：

• 收到一个脉冲，就转一个固定的角度，我们叫这个角度“步距角”。
  
• 控制脉冲的频率，就能控制它转得快还是慢。
  
• 改变脉冲的顺序，就能改变它转动的方向。
  
• 它转动的角度或者移动的距离，和收到的电脉冲数量是成正比的。
  

步进电动机按照励磁方式可以分为三种：

• 反应式：这种电动机的转子没有绕组，定子和转子都开了小齿，步距小，用得最广。
  
• 永磁式：这种电动机的转子极数和每相定子的极数一样，不开小齿，步距角比较大，但力矩也比较大。
  
• 混合式：这种电动机也开了小齿。
  

混合式和永磁式电动机的好处是：转矩大，动态性能好，步距角小。
图5-7展示的步进电动机主要由两部分组成：定子和转子。定子和转子的铁芯都是用软磁材料或硅钢片叠成的凸极结构，磁极上都有小齿，而且齿数是一样的。定子有6个磁极，上面套着星形连接的三相控制绕组，每两个相对的磁极就是一相，组成了三相控制绕组。转子上没有绕组，相邻两个齿之间的夹角就是齿距角。
2. 步进电动机的选型
步进电动机虽然已经被用得很广泛了，但它并不像普通的直流电动机或交流电动机那样，可以直接插上电就用。要想让步进电动机正常工作，还得配上双环形脉冲信号、功率驱动电路这些控制系统才行。所以，用好步进电动机可不是那么简单的事，得懂机械、电动机、电子还有计算机等好多方面的专业知识呢。

步进电动机定型后，其性能取决于驱动电源。步进电动机的转速越高，力矩就越大，则要求电流也越大，驱动电源的电压越高。步进电动机的电压对力矩的影响如图1-2所示。

如图1-3所示，步进电动机在步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动。细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，采用改变合成磁场的夹角来控制步进电动机运转的。驱动器HB-4020M对拨码开关DIP-SW的细分设定如图1-4所示。

一般来说，步进电动机有三个重要的参数：步距角、静转矩和电流。这三个参数一确定，步进电动机的型号也就定了。现在市场上卖的步进电动机，主要是按照机座号（也就是电动机的外径）来分的。按照机座号，步进电动机可以分为42BYG（BYG是感应子式步进电动机的代号）、57BYG、86BYG、110BYG等国际标准型号，还有70BYG、90BYG、130BYG等国内标准型号。图1-5展示的就是57步进电动机的外观和它的接线端子。

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