MPS | 双极性步进电机如何流畅运行

在如今这个智能时代，步进电机由于其特有的开环位置控制性能在各行各业均有被应用到。

设备在步进电机转动的过程中，对它输出力矩的平滑性有一定的要求。

像云台球机，转动的稳定性将会影响到拍摄图像的质量。

这一性能除了和步进电机本体的工艺相关以外，和步进电机的控制方式也是息息相关的。

今天我们所介绍的就是其中的一种控制方式 --- 细分控制。

那么步进电机要如何修炼成细分控制，来精进自己的武艺呢？

PART1何为双极性步进电机？

话说很久以前，电机届有这么一个电机名叫双极性步进电机(从电机控制出发的叫法)。除此之外，他又名两相四线步进电机(从电机本体出发的叫法)，他天生奇特，内有乾坤。

01定子

8个定子上分别绕有两相双极性绕组（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，值得注意的是定子1和5的绕线方向是一致的，定子3和7的绕线方向是一致的，两组绕线方向相反（见图2）。

B相绕组也是以同样的原理进行绕制。每个定子铁芯上带有五齿。

图1：双极性步进电机结构示意图

图2：极性步进电机绕组原理图

02转子

通常转子上贴有轴向充磁的永磁体（见图3），永磁体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会拥有一定的锁定力矩（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3：转子结构示意图

PART2双极性步进电机的步进模式

为了方便讲解后续的控制方式，将复杂的结构图变成示意图（见图6）。可以认为步进电机的定子和转子都只有一个齿。它使得驱动和其它电机不同，叫做双全桥驱动。它的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）。

还不会细分控制的它在电机届还是默默无闻，为了能够在电机届闯出名堂，它刻苦练习，研究不同的控制方式，希望自己的旋转性能日后能在江湖上占得一席之地。

到目前为止，它已经掌握了三种控制方式，分别为单相步进，整步步进，半步步进。这三板斧使得虎虎生威，我们来详细看看。

01第一板斧：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，定子磁场会相应地进行变化，转子也会由于极性相吸，转动起来。AB相的通电顺序和转子的转动位置可以看表1的内容。当然看视频效果是最佳的！

简单描述以下单相步进的过程：

当A通电的时候，驱动电流由Q1流向Q4，此时定子A上端为N，下端为S，转子转到位置8。

接下来，B相通电。当B通电的时候，驱动电流由Q5流向Q8，此时定子B左端为S，右端为N，转子转到位置2。

接下来两个状态原理和上面类似，就不多啰嗦了，循环这一通电顺序，转子就开始转动起来。

02第二板斧：整步步进

和单相步进不同的是，整步步进式AB绕组会同时进行通电。并且也是有四个对应的通电方式和转子电气位置，只不过位置空间在电气空间上和单相步进不一样。根据整部的通电顺序，转子也是能转动起来。具体的过程就不赘述了，想要生动的效果要记得看视频！

03第三板斧：半步步进

仔细看过表1的读者们肯定已经发现了步进电机步进的秘密！

这个最后一板斧就是将上面两种控制方式进行融合，就有了半步控制，它的电气角度位置更多，电流波形更加细致，转动更加平滑。

但步进电机想靠这三板斧在高手如林的电机届闯出名堂，还远远不够，因此它需要继续苦心修炼。

审核编辑 黄昊宇