科尔摩根步进电机的工作原理

科尔摩根步进电机是一种简单的两相无刷同步电机，包含一个分段磁化的转子和一个由规定数量的电磁线圈组成的定子。通电后，这些线圈产生南北极，推动或拉动分段磁化转子使其旋转。图示为典型混合式步进电机的内部结构和齿槽排列。细齿围绕整个直径均匀分布，使得增量角旋转，从而产生机械运动。

科尔摩根步进电机由两个绕组（2 相）组成，用直流电通电。当一个绕组的电流反向时，电机轴就会移动一步。反转每个绕组的电流可以轻松精确地控制电机的位置和速度，这使得步进电机适用于许多不同的运动控制应用。步进大小由电机设计特点决定，1.8° 步进角最为常见（由 200 个齿组成）。其他步进角也很容易获得。用 360° 除以步进角计算得出每转一圈需要的步数。

科尔摩根步进电机的选择主要依靠保持转矩和相应的额定电流。保持转矩是指在不引起连续旋转的情况下，施加给电机的最大外部转矩（以其额定电流通电）。在电机开始旋转时，可用扭矩通常被称为拔出扭矩。拔出扭矩的额定值以电机速度/扭矩曲线上的数值表示。

科尔摩根步进电机的线圈可以配置为单极或双极排列。简单的步进电机驱动电子装置可用于给线圈排序，以旋转电机轴，因此单极配置最容易控制。双极排列需要使用更复杂的驱动器，以正确排列绕组来控制电机，这也提供了额外的性能优势，如更高的保持扭矩。

步进驱动器的额定电压和电流范围很广。电机的性能高度依赖于驱动器提供的电流和电压。全步、半步和“微步”是讨论步进电机的常用术语。例如，一个 1.8° 的步进电机在 360° 为一周的旋转中，有 200 个离散位置。因为 360° 除以 200 等于 1.8°，所以每要求电机移动一步，电机轴就会前进 1.8°，这就叫做全步。术语“半步”表示 0.9° 步进角（全步 1.8° 步进角的一半），该步进角是通过对每个绕组连续交替施加正电流、无电流和负电流的切换技术实现的。术语“微步”指的是一种更复杂的控制形式，它超越了电机相绕组之间简单的功率切换，以控制发送到各个绕组的电流量。微步进的一个主要好处是能够降低电机在自然频率下工作时产生的谐振幅度。微步进允许轴定位在全步进和半步进提供的 1.8° 或 0.9° 以外的位置。微步进位置出现在转子旋转的两个角点之间。最常见的微步增量为全步的 1/5、1/10、1/16、1/32、1/125 和 1/250。

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