【机械设计】步进电机的结构和三种控制模式
双极性步进电机的基本组件
步进电机属于无刷直流（BLDC）电机，它按照等长的步进值逐步转动。而双极性步进电机则是每相都拥有一个绕组的步进电机，具体而言是两相四线步进电机。它由定子和转子两个主要部件组成（见图1）。
图1: 双极性步进电机的结构示意图
定子
定子是电机的静止部分。8个定子上分别绕有两相双极性绕组，每个定子铁芯上带有五齿（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（见图2）。值得注意的是，定子1和5的绕线方向相同，而定子3和7的绕线方向相同。这两组（定子1和5，以及定子3和7）的绕线方向相反。B相绕组也是以同样的原理进行绕制，其中定子4和8为一组，定子2和6为一组。
转子
通常转子上贴有轴向充磁的永磁体。图3所示为转子的结构。
图3: 转子结构示意图
图4展示了转子的侧面截面图。
图4：转子侧面截面图
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。
步进电机的定子和转子可以被看作都只有一个齿，这使步进电机的驱动方式不同于其他电机。这种方法叫做双全桥驱动，其中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）。
图7：双全桥驱动电路图
单相步进过程具体包括三个步骤，如下所述：
1.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，下端在S，转子转到位置8（见图6）。
2.接下来，B相通电，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（见图6）。
3.接下来两个状态原理和上面类似，循环这一通电顺序，转子就开始转动起来。
结语
本文回顾了双极性步进电机的基本组件（定子和转子），以及三种主要的控制模式：单相步进、整步步进和半步步进。
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