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文档简介

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。

图2:双极性步进电机的绕组原理图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：转子侧面截面图永磁体的磁力线在电机本体内形成闭合。由于磁力线和磁阻效应，即使步进电机在不通电的情况下也有一定的锁定力矩（见图4）。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。图5:1.8°步进角度结构示意图步进模式为了方便讲解后续的控制方式，我们将复杂的结构图简化为示意图（见图6）。

图6：双极性步进电机简化示意图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

双极性步进电机具有三种控制模式：单相步进、整步步进和半步步进（见表1）。

表1:步进模式表单相步进

当A相和B相按照单相步进的模式依次通电的时候，定子磁场会相应地发生变化，转子也会由于极性吸引而转动。表1中详细描述了A相和B相（AB）的通电顺序和转子的转动位置。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。图8显示了单相步进AB相的电流波形。图8：单相步进AB相电流波形图

整步步进与单相步进不同的是，整步步进式AB绕组会同时进行通电。另外还有四个对应的通电方式和转子电气位置，只是其位置空间在电气空间上不同于单相步进。根据整部的通电顺序，转子也能转动起来。图9显示了AB相的整步电流波形。

图9：整步步进AB相电流波形图

半步步进半步模式将单相步进和整步步进这两种控制方式进行融合，它的电气角度位置更多，电流波形更加细致，转动更加平滑。图10显示了单相到两相操作的非循环半步模式。这种模式在整步和半步之间交替生成8步序列。

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