科爾摩根步進(jìn)電機(jī)的工作原理

科爾摩根步進(jìn)電機(jī)是一種簡單的兩相無刷同步電機(jī)，包含一個(gè)分段磁化的轉(zhuǎn)子和一個(gè)由規(guī)定數(shù)量的電磁線圈組成的定子。通電后，這些線圈產(chǎn)生南北極，推動(dòng)或拉動(dòng)分段磁化轉(zhuǎn)子使其旋轉(zhuǎn)。圖示為典型混合式步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和齒槽排列。細(xì)齒圍繞整個(gè)直徑均勻分布，使得增量角旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

科爾摩根步進(jìn)電機(jī)由兩個(gè)繞組（2 相）組成，用直流電通電。當(dāng)一個(gè)繞組的電流反向時(shí)，電機(jī)軸就會(huì)移動(dòng)一步。反轉(zhuǎn)每個(gè)繞組的電流可以輕松精確地控制電機(jī)的位置和速度，這使得步進(jìn)電機(jī)適用于許多不同的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。步進(jìn)大小由電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定，1.8° 步進(jìn)角最為常見（由 200 個(gè)齒組成）。其他步進(jìn)角也很容易獲得。用 360° 除以步進(jìn)角計(jì)算得出每轉(zhuǎn)一圈需要的步數(shù)。

科爾摩根步進(jìn)電機(jī)的選擇主要依靠保持轉(zhuǎn)矩和相應(yīng)的額定電流。保持轉(zhuǎn)矩是指在不引起連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下，施加給電機(jī)的最大外部轉(zhuǎn)矩（以其額定電流通電）。在電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，可用扭矩通常被稱為拔出扭矩。拔出扭矩的額定值以電機(jī)速度/扭矩曲線上的數(shù)值表示。

科爾摩根步進(jìn)電機(jī)的線圈可以配置為單極或雙極排列。簡單的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電子裝置可用于給線圈排序，以旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸，因此單極配置最容易控制。雙極排列需要使用更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器，以正確排列繞組來控制電機(jī)，這也提供了額外的性能優(yōu)勢，如更高的保持扭矩。

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的額定電壓和電流范圍很廣。電機(jī)的性能高度依賴于驅(qū)動(dòng)器提供的電流和電壓。全步、半步和“微步”是討論步進(jìn)電機(jī)的常用術(shù)語。例如，一個(gè) 1.8° 的步進(jìn)電機(jī)在 360° 為一周的旋轉(zhuǎn)中，有 200 個(gè)離散位置。因?yàn)?360° 除以 200 等于 1.8°，所以每要求電機(jī)移動(dòng)一步，電機(jī)軸就會(huì)前進(jìn) 1.8°，這就叫做全步。術(shù)語“半步”表示 0.9° 步進(jìn)角（全步 1.8° 步進(jìn)角的一半），該步進(jìn)角是通過對每個(gè)繞組連續(xù)交替施加正電流、無電流和負(fù)電流的切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。術(shù)語“微步”指的是一種更復(fù)雜的控制形式，它超越了電機(jī)相繞組之間簡單的功率切換，以控制發(fā)送到各個(gè)繞組的電流量。微步進(jìn)的一個(gè)主要好處是能夠降低電機(jī)在自然頻率下工作時(shí)產(chǎn)生的諧振幅度。微步進(jìn)允許軸定位在全步進(jìn)和半步進(jìn)提供的 1.8° 或 0.9° 以外的位置。微步進(jìn)位置出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)角點(diǎn)之間。最常見的微步增量為全步的 1/5、1/10、1/16、1/32、1/125 和 1/250。

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