步进电机工作原理
步进电机控制原理
步进电机控制原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。
一、步进电机的工作原理
该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD
断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
伺服电机与步进电机的工作原理和六大区别
伺服电机与步进电机的工作原理和六大区别
一、伺服电机的工作原理
伺服电机是一种能够实现精确控制的电机，其工作原理主要通过反馈系统和控
制算法来实现。伺服电机内置编码器或传感器，可以实时监测电机的转速和位置，并将这些信息反馈给控制器。控制器根据反馈信号调整电机的输出，使得电机能够按照设定的路径和速度运动。这样，伺服电机可以在不同负载和速度条件下实现精确的位置控制。
二、步进电机的工作原理
步进电机是一种数字控制电机，其工作原理是通过逐步地施加脉冲信号来驱动
电机旋转。每个脉冲信号会使步进电机按照固定的步距旋转一定角度。步进电机不需要反馈系统，通过控制脉冲信号的频率和顺序，可以准确控制步进电机的转角和速度。
三、伺服电机与步进电机的区别
1. 工作原理
•伺服电机：通过反馈系统和控制算法实现精确位置控制。
•步进电机：通过逐步施加脉冲信号来驱动电机旋转。
2. 控制精度
•伺服电机：具有更精确的位置控制能力，适合需要高精度控制的应用。
•步进电机：控制精度一般，适合一些简单的定位控制。
3. 反馈系统
•伺服电机：需要配备反馈系统，可以实时监测电机位置和速度。
•步进电机：不需要反馈系统，控制简单。
4. 动态响应
•伺服电机：具有较快的动态响应能力，适合高速运动和快速变速的应用。
•步进电机：动态响应速度较慢，不适合高速运动。
5. 成本
•伺服电机：成本相对较高，适用于对精度和性能要求高的场合。
•步进电机：成本较低，适用于一些对控制要求不高的应用。
6. 使用场景
•伺服电机：适用于需要高精度、高速度和高性能的自动化设备。
•步进电机：适用于一些简单的定位控制、打印机、CNC机床等领域。
步进电动机驱动器的工作原理
步进电动机驱动器的工作原理
1.脉冲信号产生：
步进电动机驱动器通过接收外部的脉冲信号来控制步进电机的转动。
一般情况下，驱动器采用脉冲发生器产生脉冲信号，可以通过旋转编码器
或者计数器来控制脉冲频率和方向。脉冲信号的频率和方向决定了步进电
动机的转动速度和方向。
2.脉冲信号解码：
驱动器将接收到的脉冲信号进行解码，将其转换为适当的控制信号。
根据不同的步进电动机类型，驱动器可以选择不同的解码方式，如全步进、半步进、微步进等。解码方式决定了步进电机每次转动的步进角度。
3.电源供电：
驱动器通过内部的电源模块将外部的直流电源转换为适当的电压或电
流输出，以供步进电动机驱动。电源模块一般包括电源变压器、整流电路
和滤波电路，可以提供稳定的电源输出。
4.驱动输出：
驱动器将解码后的控制信号转换为相应的功率输出，提供给步进电动机。驱动器的功率输出一般包括两种类型：电流型和电压型。电流型驱动
器通过调节输出电流的大小来控制步进电机的运动，可以提供较大的转矩。电压型驱动器通过改变输出电压的大小来控制步进电机的运动，可以提供
较高的速度。
5.保护功能：
驱动器可以具备一些保护功能，包括过流保护、过压保护、过热保护等。当发生异常情况时，驱动器会自动切断输出，以保护步进电动机和驱
动器本身的安全。
综上所述，步进电动机驱动器的工作原理包括脉冲信号的产生和解码、电源供电和驱动输出等环节。通过控制这些环节，可以实现对步进电动机
的精确控制，以满足各种不同应用场景的需求。
步进电机的工作原理
二、三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。
工作过程：
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
A、B相同时通电
A
B'
C'
C
B
A'
（1）BB' 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使 转子顺时针方向转动。
。
步距角 步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距 角。
S
360 ZrN
如：Zr=40 ,
N:一个周期的运行拍数,即通电
状态循环一周需要改变的次数
Zr：转子齿数
N=3
时
S
360 3 403
1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
转速
每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
（2）AA' 磁场继续对1、3齿有拉力。
所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA' 通电，转子转了15°。
B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
A
B'
步进电机伺服电机工作原理通用课件
目录
• 步进电机工作原理 • 伺服电机工作原理 • 步进电机与伺服电机的比较 • 步进电机与伺服电机的应用案例 • 总结与展望
01
步进电机工作原理
步进电机简介
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的 机电元件，广泛应用于各种自动化设备和控制系统。
它由定子和转子组成，定子通常有多个励磁绕组，转子 多为永磁体。
，且具有较好的抗干扰能力。
伺服电机优点
伺服电机具有高精度、高响应速度和 高转矩控制精度的优点，能够实现高
速、高精度的运动控制和定位。
步进电机缺点
步进电机在低速或高速时可能会有共 振现象，且其力矩和速度受负载影响 较大，需要采取措施进行优化和控制 。
伺服电机缺点
伺服电机的成本较高，且对工作环境 的要求较高，需要采取措施进行维护 和保养。
步进电机在自动化生产线 中的应用
自动化生产线中的物料搬运、装配等环节常 常使用步进电机作为驱动元件，实现精确的 定位和运动控制。
伺服电机应用案例
01 伺服电机在数控机床中的应用
伺服电机作为数控机床的高精度驱动元件，能够 实现高精度的位置控制和速度控制，从而提高加 工精度和生产效率。
02 伺服电机在机器人中的应用
机器人中的关节、手臂等部位通常由伺服电机驱 动，通过控制伺服电机的转动角度和速度，实现 机器人的精确运动控制。
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理
步进电机是一种特殊的电动机，其运动是由控制信号驱动的，每次控制信号的到来会使电机向前或向后转动一定的角度。步进电机的工作原理是通过电磁场的变化来实现转动。本文将从步进电机的结构、原理、分类及应用等方面进行详细阐述。
一、步进电机的结构
步进电机由转子和定子两部分组成。转子是由一组磁极组成，通常有两种类型：永磁转子和电磁转子。定子是由一组线圈组成，线圈的数目和磁极数目相等。当通电时，定子线圈中会产生磁场，与磁极相互作用，从而使转子转动。
二、步进电机的原理
步进电机的原理是利用电磁场的变化来实现转动。当定子线圈通电时，会产生磁场，磁场会与转子的磁极相互作用，从而使转子转动。通常情况下，步进电机是通过控制信号来控制定子线圈的通断，从而实现电机的转动。控制信号的波形可以是脉冲信号、方波信号等。
三、步进电机的分类
步进电机根据其结构和工作原理的不同，可以分为以下几种类型： 1、永磁式步进电机
永磁式步进电机的转子由永磁体组成，定子由线圈组成。当定子线圈通电时，会产生磁场，与永磁体相互作用，从而使转子转动。永磁式步进电机具有结构简单、工作可靠、转矩大等优点。
2、单相步进电机
单相步进电机是一种简单的步进电机，由一组线圈和一个铁芯组成。当线圈通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。单相步进电机的结构简单，但转矩较小，通常用于一些低功率的应用。
3、双相步进电机
双相步进电机是一种常用的步进电机，由两组线圈和一个铁芯组成。当两组线圈交替通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。双相步进电机具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些自动化设备中。
说明步进电机的工作原理
说明步进电机的工作原理
步进电机的工作原理。
步进电机是一种特殊的电机，它通过电脉冲信号来驱动，将电能转化为机械能。步进电机的工作原理是基于磁场的相互作用和电流的变化，下面将详细介绍步进电机的工作原理。
1. 磁场的相互作用。
步进电机通常由定子和转子两部分组成，定子是由一组线圈组成，而转子则由永磁体或者铁芯组成。当电流通过定子线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁体或者铁芯产生相互作用，从而使转子产生转动。
2. 电流的变化。
步进电机的工作原理还涉及到电流的变化。通过改变定子线圈中的电流方向和大小，可以改变磁场的方向和大小，从而控制转子的转动。通常情况下，步进电机会通过控制器来控制电流的变化，从而实现精确的步进运动。
3. 步进运动。
步进电机的特点之一就是可以实现精确的步进运动。这是因为
步进电机是按照一定的步进角度来运动的，每接收一个脉冲信号，
转子就会向前或者向后运动一个固定的步进角度。这种特性使得步
进电机在需要精确控制位置和速度的应用中非常有用。
4. 工作原理总结。
综上所述，步进电机的工作原理是基于磁场的相互作用和电流
的变化。通过改变定子线圈中的电流方向和大小，可以控制转子的
转动，从而实现精确的步进运动。步进电机因其精准的控制能力和
简单的结构，在自动化设备、数控机床、印刷机械等领域得到了广
泛的应用。
除了以上介绍的基本工作原理，步进电机还有很多不同的类型
和控制方式，例如单相步进电机、双相步进电机、三相步进电机等，每种类型的步进电机都有其特定的工作原理和应用场景。同时，步
进电机的控制方式也有很多种，例如开环控制、闭环控制、微步进
伺服电机和步进电机的工作原理
伺服电机和步进电机的工作原理
伺服电机和步进电机都是一种常见的电机控制技术，它们的工作原理如下：
伺服电机的工作原理：
伺服电机是指一种能够在给定的位置上精准运动的电机。伺服电机由电机本体、编码器、控制器和驱动器四部分组成。它的控制方式通过脉冲信号和控制器进行交互，控制器接收到脉冲信号，计算出位置偏差量，然后调整控制信号输出，驱动器控制电机实现位置的闭环控制。
步进电机的工作原理：
步进电机是一种精密度较高的电机，通过控制电流方向和大小来控制转速和转动方向。它由定子和转子两部分组成，定子上有若干个磁极，转子有相应数量的针铁和双向导轨，通过电流信号控制定子上的磁极变换，唤起针铁和电磁铁磁力作用，推动转子旋转，实现精确位置控制。步进电机的控制方式通过向电机发送特定的脉冲信号，电机每接收一个脉冲信号就会转动一个固定的步进角度，实现位置的控制。
两相步进电机工作原理
两相步进电机工作原理
两相步进电机是一种常见的步进电机类型，其工作原理基于电磁感应
和磁力耦合效应。它由两个驱动线圈组成，每个驱动线圈和一个磁铁组成
一对极，使得电机可以以一定的步进角度旋转。以下是两相步进电机的工
作原理的详细解释。
1.电磁感应原理
在步进电机中，驱动线圈通电产生磁场，该磁场与定子中的永磁体相
互作用，产生一种力矩，使得电机可以顺时针或逆时针旋转。这种力矩被
称为磁力耦合效应，是两相步进电机工作的基础。
2.两相驱动线圈
3.工作原理
当一组线圈通电时，它会产生一个磁场。这个磁场与定子上的一个磁
铁极发生相互作用，使得电机旋转一个固定的步进角度。当第一组线圈断
电时，第二组线圈通电，电机会继续旋转一定的步进角度。通过交替通电
两组线圈，可以让电机不断地旋转。
4.步进角度
两相步进电机的步进角度取决于线圈的设计和磁铁的极性。通常，一
个完整的步进电机旋转一周有200个步进角度。如果每次只通电一组线圈，电机将会旋转半个步进角度。因此，为了电机旋转整个步进角度，需要两
组线圈交替通电。
5.控制方式
一般来说，通过控制线圈的通电和断电来控制两相步进电机的转动。控制线圈的通电方式有两种：单相或双相。单相通电方式只需要一组线圈通电，而双相通电方式需要同时通电两组线圈。单相通电方式通常只能实现电机的一半步进角度，而双相通电方式可以实现电机的完整步进角度。
6.控制器
为了更精确地控制两相步进电机的转动，通常使用电机驱动模块或步进电机控制器。这些控制器可以通过发送特定的控制信号来控制电机的旋转方向和步进角度，从而实现精确的位置控制。
步进电机的驱动原理
步进电机的驱动原理
一、引言
步进电机是一种常见的电机类型，其具有定位精度高、响应速度快、结构简单等优点，被广泛应用于数控机床、印刷设备、医疗器械等领域。本文将介绍步进电机的驱动原理。
二、步进电机的基本结构
步进电机由定子和转子两部分组成。定子由线圈和磁铁组成，线圈通电时产生磁场，磁铁则为永久磁体或者是由电流产生的临时磁体。转子由永磁体或者铁芯组成，其表面有若干个极对称排列的齿。
三、步进电机的工作原理
当线圈通电时，会在定子内产生一个旋转的磁场，这个旋转的磁场会作用于转子上的齿，使得转子旋转一定角度。当线圈通断交替时，就可以控制步进电机旋转一定角度。此外，在步进电机中还存在着“全步”和“半步”的概念。
四、“全步”驱动方式
在全步驱动方式下，每次给线圈通断一个脉冲，步进电机就会旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。步距角的大小取决于步进电机的结构和线圈的数目。全步驱动方式的优点是控制简单，但是定位精
五、“半步”驱动方式
在半步驱动方式下，每次给线圈通断一个脉冲时，步进电机会旋转一个半步距角。当再次给线圈通断一个脉冲时，步进电机会旋转到下一个整个步距角。半步驱动方式可以提高定位精度，但是控制复杂。
六、常见的驱动电路
常见的驱动电路包括单相励磁、双相励磁和微处理器控制等。其中单相励磁和双相励磁较为常见。
七、单相励磁驱动原理
在单相励磁驱动中，每个线圈都只有一组端子连接到电源上。当线圈通电时，产生一个磁场作用于转子上的齿，使得转子旋转一定角度。当线圈断电时，由于惯性原因，转子会继续旋转一段距离。单相励磁驱动方式的优点是控制简单，缺点是扭矩小、振动大。
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理
步进电机是一种电动机，其工作原理是基于磁场的力和作用力之间的
交互作用。它是一种数字型电机，可以精确地控制运动，工作时不需
要传统电机的电刷。步进电机通常用于精密定位、速度控制和线性定
位等应用场合，下面将具体讲解步进电机的工作原理。
1.电磁激励
步进电机的转子是由一组磁性材料制成，称为极，极在周围有一个固
定的定子，其中包含两个或更多的线圈。当电流通过线圈时，电磁场
将制造出一个旋转磁场，该旋转磁场与极的磁场相互作用，从而使转
子可以以相对稳定的方式旋转。
2.磁场交替
步进电机是一种精密的定位装置，因为它的磁场可以被分成多个极组。这就使得转子可以以精确的角度旋转。这种分段旋转也使得这种电机
非常适合于控制，因为每个段都可以被视为独立的步骤。
3.递归式运动
步进电机会继续沿着它的磁场方向转动，直到磁场的相位改变。这时候，电流会通过相邻的线圈，使得磁场旋转到下一个相位。这个过程
是递归的，电流会持续地在不同的线圈之间转换，从而使得转子可以
继续旋转。
4.向前和向后
步进电机具有向前和向后转动的能力。在向前转动时，电流的顺序会
从一端点到另一端点变化，这样就能让磁场以递归的方式产生旋转动作。反而，在向后转动时，电流的顺序会从另一端点回到原来的端点。
这样，步进电机就能够反向旋转。
总之，步进电机的工作原理是通过电磁激励、磁场交替、递归式运动和向前和向后转动的能力来实现的。因为步进电机具有极高的控制精度和分步旋转的能力，因此它广泛应用于诸如电子、机器人和印刷机等领域。
步进电机的工作原理ppt课件
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A
B'
C'
C
B
A'
B相通电，转子2、4齿 和B相轴线对齐，相对 A相通电位置转30；
A
B'
C'
C
B
A'
C相通电再转30
这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相 单三拍。
三相单三拍的特点：
（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
步距角，用S表示。
（2）AA' 磁场继续对1、3齿有拉力。
所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA' 通电，转子转了15°。
B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
A
B'
C'
C
B
A'
总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称 为三相六拍，步距角为15。
三、三相双三拍
三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。
步进电动机结构
步进电机主要由两部分构成：定子
和转子。它们均由磁性材料构成
。定、转子铁心由软磁材料或硅
钢片叠成凸极结构，定、转子磁
步进电机的工作原理
1. 步进电机的工作原理
该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式
步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图
开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相
绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c 所示：
a. 单四拍
b. 双四拍c八拍
51单片机驱动步进电机的方法。
驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成
该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。
ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。
步进电机原理
步进电机原理
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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(称为“步距角”)，它的旋转是
以固定的角度一步一步运行的。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（vr）、永
磁式步进电机（pm）、混合式步进电机（hb）和单相式步进电机等。
反应式步进电机一般为三相，可实现高转矩输出。步进角一般为1.5度，但噪声和振
动非常大，可以通过驱动器细分技术解决。（刺绣框架驱动）
混合式步进电机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。（绣框金片）步进电机的一些基本参数：
步进角：表示控制系统发出步进脉冲信号时电机的旋转角度。当电机出厂时，它给出
一个步进角值。例如，86byg250a电机给出的值为0.9°/1.8°（半步为0.9°，全步为
1.8°）。这个步进角可以叫做？电机固有步进角？，它不一定是电机实际工作时的实际
步进角。实际步距角与驾驶员有关。相数：指电机内部的线圈组数。目前常用的步进电机
有两相、三相和五相。步进角随电机的相数而变化。一般来说，两相电机的步进角为
0.9°/1.8°，三相电机的步进角为0.75°/1.5°，五相电机的步进角为0.36°/0.72°。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理
一、前言
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理
（一）反应式步进电机原理
由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A’与齿5相对齐，（A’就是A，齿5就是齿1）
2、旋转：
步进电机基础知识：类型、 用途和工作原理
步进电机基础知识：类型、
用途和工作原理
本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。
1)步进电机：
步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。
2)步进电机工作原理:
与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
图1:步进电机截面图
步进电机的基本工作原理为：给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的
电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，
转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。图2显示了其工作原理。
首先，线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子
顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后也会出现同样的情况。
下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。
图2:步进电机的步进
3)步进电机的类型与构造
步进电机的性能（无论是分辨率/步距、速度还是扭矩）都受构造细节的影响，同时，这些细节也可能会影响电机的控制方式。实际上，并非所有步进电机都具有相同的内部结构（或构造），因为不同电机的转子和定子配置都不同。
3.1转子
步进电机基本上有三种类型的转子：
永磁转子：转子为永磁体，与定子电路产生的磁场对齐。这种转子可以保证良好的扭矩，并具有制动扭矩。这意味着，无论线圈是否通电，电
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A
1
4
2
3
A
制作：张津
转子转动的原因分析
A
C
B
B
C
A
制作：张津
步进电机的实际结构
C
B
B
C
A
制作：张津
步进电机的实际结构
A相各齿对齐时,B相转子齿错位3°
A
C
B
50° 47°
B
C
A
制作：张津
步进电机展开结构
1
♠ 定子相数越多，步距角θb 越小 ♠ 通电方式的节拍越多，步距角 θb 越小
θb = 360°
m* Z*C
式中：m －定子相数
2
A A
1
4
2
Z － 转子齿数
3
C －通电方式
A
C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式
C = 2 单、双相轮流通电方式
制作：张津
常用步进电机的步距角 常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相
轴向分相 (顺轴式)
制作：张津
1－ 线圈 2－ 定子 3－转子
三段式（三定子）轴向分相步进电机
制作：张津
单段反应式步进电机
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 内部结构
A
C
B
B
C
A
反应式步进电机的内部结构横剖面示意图
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 磁场形成
A
C
N
B
C
B
S
A
1
1B
B
1
2
2
A
A
C
B
2 B
A
C
B
B
A
C
B
1 2
1
2
1 2
30° 30°
C A
C
B
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向：逆时针
步距角： θb = 30°
30°
A
A
A
C
C 1
B
1
1
2
C
A
C
B
2C A
C
B
2
A A
C
B
1 2
B
C
A
C
B
1 4
2 3
1 2
4 3
B
C
A
C
A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 ——四转子齿
A
定子通电顺序：
1
B
BA→AC→CB→BA
2
转子旋转方向：
4
B
3
顺时针
A
步距角：
A
θb = 30°
C
B
A
30°
C
1B
4 2
3
C
A
A
C
B
12 43
1 2
4 3
B A
B
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有 三相步进电机：
θb = 360° 360° 3° (1.5° )
m* Z * C 3* 40* 1(2)
五相步进电机：
θb = 360° 360° 1.5° (0.75° )
m * Z * C 5 * 48* 1(2)
制作：张津
转子转动的原因分析
A 1
制作：张津
60° 1 2
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： AB→BC→CA→AB
A 1B
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
2 B
A
A B
A
C
B
B
C
A
C
B
1 2
1 2
B
C
A 60°
C A
制作：张津
60°
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： BA→AC→CB→BA C
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 30°
A
1
4
2
3
A A
A
C
30°
4
1
2 3
C
30°
C
B
4
1 2
4 3
1
3
2
B A
B
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序：
A
AB→BC→CA→AB 转子旋转方向：
1
B
2 4
逆时针
B
3
步距角：
A
θb = 30°
30°
A
B
A
C
B
41 32
转子旋转方向： 顺时针
A
15°
步距角： θb = 15°
15°
A
A
C
1
4
2 3
C
C
1B
4 2
3
C
1
4
2
3
A
A
A
C
B
15°
A
15°
C
B
C
B
1 2
4 3
1 2
4 3
12 43
B
C
B
B A
制作：张津
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过
的角度称步距角。
A
♠ 转子齿数越多，步距角θb 越小
定子通电顺序： A→AB→B→BC→C→CA→A
转子旋转方向：逆时针
A
步距角： θb = 15°
A
15° A
1
4
2
3
1
B
2 4
B
3
B 1
2
4
B
3
A
A
C
B
A 15°
C
B
15° A
C
B
12
15° 1 4
2 3
1 4
2 3
C A
43
C
B
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
A
A
1
B
1 2
2
B
A
A
C
B
1 2
1 2
C A 60°
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序: A→C→B→A
A C
1 2
转子旋转方向：
C
逆时针
步距角：
θb = 60°
C
B
1 2
60°
B
1 2
A 1 2 A A
B 60° A
2
1
1 2
B
C
30° B
30°
B A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序： A→B→C→A
转子旋转方向： 逆时针
步距角：
θb = 30°
A
1
B
2
4
B
3
30°
C
B
A
1
4
2
3
A 30°
A
2
3
1
1 4
2 3
4
C
C
A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序: A→C→B→A
A
A相定子绕组通电形成磁场
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
A
A
1
1
4
2
2
3
A
A
步进电机节拍运动动画
制作：张津
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
转子旋转方向： 逆时针
步距角：
θb = 60° C
60° A
1
B
2C A
A B
A 1B
2 B
A
A
C
B
60° 1 2
1 2
60°
B
C
B
A
制作：张津
30°
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→AB→B→BC→C→CA→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：θb = 30°
30°
A
A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A→AB→B→BC→C→CA→A 逆时针轮回 A→AC→C→CB→B→BA→A
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→B→C→A
步进电机及其工作原理
制作：张津
步进电机外形结构
常见步进电机外形构造
制作：张津
步进电机内部结构
制作：张津
步进电机内部结构
步进电机的内部构造
制作：张津
步进电机分类
按照力矩产生原理分类 —— 激磁式 反应式 混合式 按照定子数目分类 —— 单定子 双定子 多定子 按照定子励磁相数分类 —— 三相 四相 五相 六相 按照各相绕组的分布规律分类 —— 径向分相 (垂轴式)