教程：步进电机的基础 - 第二部分

阅读本文的第I部分

了解更多关于绕组类型、驱动模式和接线方案。


步进电机是同步无刷直流电机，操作脉冲电流。，通常没有闭环反馈。在第I部分在本教程中，我们讨论了步进电机的操作机制，步进电机的不同分类以及各种励磁方法。

步进电机有两种基本绕组类型：平方和平均。考虑一个有四个定子杆的两相电动机（参见图1）。为了使杆充当电磁铁，这是为了产生扭矩所需的，我们依次激励绕组。为了保持电动机转动，我们必须通过改变电流方向来反转该电磁铁的极性。

虽然绕组在上面的图中描绘成独立为目的的生产操作,连续线的线圈由旅行从一个线圈,在线圈方向只是逆转以达到所需的交替极性运动(见图2)。伤口线圈可以以两种方式之一:单线和双线。在单线缠绕结构中，用一根导线给线圈充电。因此，电流在任何时候都是单向流动的。换向电机需要换向通过导线的电流。

在双绕绕组构造中，每个杆缠绕两根线，使得通电一根电线产生具有一种极性的电磁铁，并激励另一根系以相反的极性产生电磁铁。这种好处的权衡是它需要更大的电线，这增加了尺寸，重量和成本。另外，用于双管设计的驱动电路可以更复杂。

设计人员可以选择许多不同的绕组和接线选项。给定应用的最佳选择涉及平衡对扭矩和速度的需求。步进电机驱动器有两种基本类型：单极或双极。利用单极驱动器，电流在单个方向上流动，而用双极驱动器，电流在两个方向上流动。

单极驱动的特点是一对晶体管和每个线圈上的一个中心抽头(见图2)。当中心抽头接地时，电流流过线圈的一半，在定子极上建立所需的极性。这一过程发生在一个线圈后另一个，以驱动电机的旋转在所需的方向。单极驱动器通常可提供6或8引线，尽管后者不太常见。单极驱动应该与双线绕组一起使用，因为它们只能使电流朝一个方向移动，不能使单线缠绕的电机反向。

由于中心龙头，单极驱动器只能在任何一段时间内激励每个线圈的一半，这与双极设计相比将电机的输出扭矩降低了41％。单极驱动器以高速提供良好的性能。它们是经济且紧凑的，电流低，使其适合玩具和医疗设备等应用。在缺点时，它们比双极驱动器提供41％的扭矩。

双极基础知识
双极驱动器，有时称为H桥驱动器，允许电流通过线圈流动两个方向。结果，它们可以与单轴电机以及双丝电机一起使用。双极驱动器不使用中心点击。相反，它们包括每个阶段的两个附加晶体管，以通过每个线圈切换电流的方向（参见图3）。双极驱动在操作期间激励整个线圈。结果，它们以低速提供非常好的扭矩。然而，它们几乎不能以更高的速度运行。

双极驱动的关键优势之一是它们提供的灵活性。选择正确的布线方案将使您最好地服务于您的应用程序，无论您是否需要高速运行的肌肉或保持其凉爽的系统。

双极驱动的三种主要接线配置是串联、半线圈和并联。为了串联双极驱动器，我们将每个相的两个线圈连接在一起，例如a和a '， B和B '等。中心抽头是不连接的(见图4)。因为两个线圈的相位是180°的电，他们产生相同的极性，这意味着驱动器激励整个线圈给定的相位在任何一个时间。这就提高了低速时的保持扭矩。

然而，缺点是电感增加了四倍，这损害了高速性能。它也使阻抗加倍。在功率耗散恒定的情况下，与单极驱动相比，电流额定值降低29%，电压额定值提高41%。

如果您需要更好的高速性能，您可能需要考虑双极线圈连接，其中线圈的一半是双向连接的，而另一半未连接（见图5）。该方案降低了低速扭矩，但在较高速度下提高了性能。

如果您使用八个引线电机，您还可以选择并行连接（参见图6）。并联连接在单极驱动器上保持41％的扭矩优势。同时，该方法保持有效数量的线圈，抑制电感。结果是一种电机，可在各种速度范围内提供固体性能。

当然，在现实世界中，你永远不会不劳而获。并联连接双极驱动器的性能一致性的权衡是系列版本配置的电流draw的四倍。

步进电机是运动行业的工作主管，为设计师提供了众多的自由度，以便为其应用选择确切的右运动来源。通过了解各种驱动布线方案的细微差别，您可以找到以您喜欢的价格支持您的要求的步进电机。

致谢
感谢阿纳海姆自动化公司的克雷格·路德维克，还有incremotion.，帕特里克戴尔micromo.．

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