一、前言

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓�位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、
停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，
電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特
點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。

雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它
必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它
涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。

目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，
大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶
在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘
述其基本工作原理。望能對(duì)廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時(shí)有所幫助。

二、感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)工作原理

（一）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理

由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。

1、結(jié)構(gòu)：

電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、
1/3 て、2/3 て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A 與齒1 相對(duì)齊，B 與齒2 向右錯(cuò)
開1/3 て，C 與齒3 向右錯(cuò)開2/3 て，A'與齒5 相對(duì)齊，（A'就是A，齒5 就是齒1）

2、旋轉(zhuǎn)：

如A 相通電，B，C 相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1 與A 對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。如B
相通電，A，C 相不通電時(shí)，齒2 應(yīng)與B 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3 て，此時(shí)齒3 與C 偏移為1/3


て，齒4 與A 偏移（て-1/3 て）=2/3 て。如C 相通電，A，B 相不通電，齒3 應(yīng)與C 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)
子又向右移過1/3 て，此時(shí)齒4 與A 偏移為1/3 て對(duì)齊。如A 相通電，B，C 相不通電，齒4 與A 對(duì)
齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 て這樣經(jīng)過A、B、C、A 分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1 前一齒）移到A 相，
電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3 て,
向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A……通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。

由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決
定。

不過，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A 這種導(dǎo)電
狀態(tài)，這樣將原來每步1/3 て改變?yōu)?/6 て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3 て變?yōu)?/12
て，1/24 て，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。

不難推出：電機(jī)定子上有m 相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1 。并
且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制??這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們
理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。

3、力矩：

電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)（磁通量Ф）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力F 與（dФ/d
θ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br 為磁密，S 為導(dǎo)磁面積 F 與L*D*Br 成正比L 為鐵芯有效長(zhǎng)度，
D 為轉(zhuǎn)子直徑 Br=N?I/R N?I 為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R 為磁阻。

力矩=力*半徑

力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝
數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然