步进电机原理

不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。

步进电机原理

作者：Dan Simon，电子与计算机工程系，克里夫兰州立大学
步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年
代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动
寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、
军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，
步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，
它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更
常用的永磁步进电机。
步进电机的构造
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（图一，具有双齿槽和单绕组的定子）
如图1所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--
定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机
中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电流的流向如图1所示，并
且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流动。根据
安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。
现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动
的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。图2给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机
，因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。如果我们按图2a所示方向给绕组
1输送电流，而绕组2中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地按图中所示，指
向定子磁场的北极
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