永磁式和混合式步进电机
步进马达工作原理
步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。
它具有精确的位置控制、高转矩和快速响应的特点，被广泛应用于自动化控制系统中。
步进电机的工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它由一个或多个定子线圈和一个旋转的转子组成，通过控制定子线圈通电和断电来实现精确的旋转运动。
1. 简介步进电机可以分为两种类型：永磁式步进电机和混合式步进电机。
永磁式步进电机由一个旋转的永磁体和一组定子线圈组成，通过改变定子线圈中的电流方向来控制旋转方向。
混合式步进电机结合了永磁式和可变磁阻式两种原理，具有更高的分辨率和更大的扭矩。
2. 工作原理步进电机通过在定子线圈中施加脉冲信号来实现旋转运动。
每个脉冲信号使得定子线圈中产生一个特定的磁场方向，这个磁场将与转子上的磁场相互作用，从而产生转矩。
步进电机的转子上通常有一组磁极，每个极对应一个角度。
当脉冲信号施加在定子线圈上时，定子线圈中的电流会在磁铁中产生一个特定的磁场。
这个磁场与转子上的磁极相互作用，使得转子旋转到一个新的角度。
3. 步进角和步进模式步进电机的旋转是按照一定的角度进行的，这个角度称为步进角。
步进角取决于步进电机的结构和驱动方式。
常见的步进电机有1.8度、0.9度和0.45度等。
步进电机可以以不同的方式工作，称为步进模式。
常见的步进模式有全步进模式（Full Step）、半步进模式（Half Step）和微步进模式（Microstep）等。
在全步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个完整的步进角；在半步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转半个步进角；在微步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个更小的角度。
4. 驱动电路步进电机需要一个驱动电路来控制定子线圈的通断。
常见的驱动电路有双极性和单极性两种。
双极性驱动电路使用H桥电路来实现正反转。
它通过控制四个开关的状态来改变定子线圈中的电流方向，从而控制旋转方向。
双极性驱动电路简单可靠，适用于大多数步进电机。
步进电机
原理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号
转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。 特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
优点
（1）直接实现数字控制；
（2）控制性能好； （3）无接触式； （4）抗干扰能力强； （5）误差不长期积累；
1.3.3 单步运行特性
1.单步运行时的矩角特性和稳定区 以三相单三步运行方式为例，设电机空载时，A相通电 时的矩角特性如图4中的曲线A所示，转子处于稳定平衡点 OA。如加一脉冲，A相断电，B相通电，则矩角特性变为曲 线B。 M
A
A
B
B
OB OA
A
B
θ
b
θ定区
步进电动机的步距角θ b由转子齿数、定子相数和通电 方式所决定，即
360 b mCZ k
式中m为相数。C为状态系数，采用单、双拍通电方式时 C＝2，采用单拍或双拍通电方式时C＝1。ZK为转子齿数。
若步进电动机所加的通电脉冲频率为f，则其转速为
60 f n mCZ k
1.3 静态运行特性
步进电动机不改变通电状态下的运行特性称
M B M max sin(e 120)
MB 与MA 相距120°电度角。这是一条与A相特性完全相同， 但相位上相差120°（电度角）的特性。当A、B同时通电时，合 成矩角特性应为二者之叠加，即
M AB M A M B M max sin(e 60)
可见MAB是一条幅值与单相通电时相同，相移60°电度角(θt/6) 的正弦曲线，如图3中曲线MAB所示。
1.3.4 连续运行特性
介绍步进电机的三种分类
步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8度而五相步进角一般为0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
(此文转自一览电机英才网)
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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步进电动机的种类以及各自的的特点
步进电动机的种类以及各自的的特点步进电动机的种类：通常按励磁方式分为三大类：（1）反应式（VR)：转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小齿、步距小。
应用最广。
（2）永磁式（PM）：转子为永磁材料，转子的极数＝每相定子极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大。
（3）混合式（ＨB）：转子为永磁式、两段，开小齿，混合反应式与永磁式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
但结构复杂，成本较高。
常用的步进电机以混合式步进电机为主，下面介绍的选型以混合式步进电机来说明图1是两相四线引出，两个绕组单独引出线；图2是两相六线引出，每个绕组多了一个中心抽头引出；图3是两相五相引出，其中两个绕的抽头连接在一起引了；图4是四相八线引出，四个绕组单独引出线。
（注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。
步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的联接和绕组数的区别）其中以两相四线、两相五线、两相六线的最为常见。
它们的区别在于选择驱动方式：两相四线的步进电机需要选择双极性驱动。
两相五线的步进电机需要选择单极性驱动。
两相六线的步进电机可以选择双极性驱动或者单极性驱动。
（按照电流流过绕组的方向是单向还是双向来区分驱动是单极性还是双极性）由此可以看出，以两相六线的步进电机应用最为灵活，既可以选择是单极性驱动，又可以选择双极性驱动。
由于单极性驱动方式电源利用率不大，现在应用中主要以双极性驱动方式为主，其中以恒流斩波方式的驱动最为广泛。
由于恒流斩波方式的驱动器是控制电机的相电流，所以选择步进电机时考虑好电机的工作速度和对应的力矩，然后根据步进电机的额定电流来选择驱动器。
电机标称的绕组电压与电机的驱动电压没有直接关系。
驱动电压的高低与电机工作速度、输出力矩有关系。
像信浓的步进电机，42、57（42、57指的步进电机外径，单位毫米）系列测试电机转速与力矩关系基本都是用24 VDC的驱动电压，实际应用中可以用5Ｖ～36Ｖ，甚至更高的驱动电压。
提高驱动电压，可以相应提高电机高速时的输出力矩，反之亦然。
反应式永磁式混合式步进电机优缺点对比
反应式永磁式混合式步进电机优缺点对比
步进电机按照结构分类可以分为反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机，那么这三类电机有什么优缺点呢？汉德保小编就为大家解答一下。
反应式步进电机：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。
结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证
永磁式步进电机：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。
其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。
混合式步进电机：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。
其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。
对比一下这三种结构分类的步进电机优缺点
反应式步进电机
优点：结构简单、成本低、步距角小，可达1.2⁰，
缺点：动态性能差、效率低、发热大、可靠性难保证。
永磁式步进电机
优点：动态性能好、输出力距大
缺点：精度差、步矩角大，一般为7.5⁰或15⁰
混合式步进电机
优点：输出力矩大、动态性能好、步矩角小，一般达到1.8⁰，配上半步驱动器，减小为0.9⁰，配上细分驱动器后，可细分到256倍。
缺点：结构复杂、成本相对较高
另外混合式步进电机也叫感应式步进电机，叫法因人而异，下次汉德保为大家讲解一下步进电机按照绕组的分法可以叫做哪几种。
混合式步进电动机原理
N
B相
- A相
- B相
N
B相
- A相
- B相
步取代VR和PM而成为步进电动机
的主流发展趋势。
2、步进电动机特点及优势：
• 开环控制。控制方式极为简单，非常容易实现，成本很低。
• 控制精度高。步进电动机结构本身步距角（转动1步前进的角度）已经非常小， 实际运行时通常与细分驱动器配合使用，因而步距角经过细分后变得更小，控 制精度更高。
• 电机旋转的角度正比于输入脉冲信号的数量。因此，电机具有优良的起停和反 转响应，且无积累误差，即不会将1步的误差积累到下1步，同时可以通过控制 脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。
三、混合式步进电动机（HSM）3D仿真模型（不考虑实际定转子铁 心硅钢片的情况）
四、混合式步进电动机（HSM）3D仿真模型（考虑到定转子铁心实际 是由硅钢片叠压而成）
硅钢片厚度：0.50mm 叠压系数：0.95 气隙：0.02mm
定、转子硅钢片
径向
转子1
定子
轴
向
转子2
混合式步进电动机（HSM） 永磁体磁场方向
S
N
c. 状态3：转子位置角为 3.6 度
S
N极转子
N
N
S
S
S极转子
N
N
S
Hale Waihona Puke d. 状态4：转子位置角为 5.4 度
S
N
N极转子
N
S
S
N
S极转子
N
S
e. 状态5：转子位置角为 7.2 度（一个周期结束）
- B相 A相 S
- A相 N
N极转子
B相 S A相
- B相 A相 S
永磁式步进电机的主要特性简析
永磁式步进电机的主要特性简析永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出；混合式步进电机：是指混合了永磁式和反应式的优点的电机，它又分为两相和无相。
两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度，这种步进电机的应用最为广泛。
广泛应用于电动工具，吸尘器，水泵，气泵，园林工具，车用冷（暖）风扇，家用电器，自动化办公设备，运动医疗器械等领域。
主要特性1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。
转动的速度和脉冲的频率成正比。
2、三相步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。
3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。
4、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。
因此，打印机、绘图仪、机器人等设备都以步进电机为动力核心。
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简述步进电机以及步进电机分类
简述步进电机以及步进电机分类步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械运动的电动机。
它通过控制电流的方式，使得电机按照一定的步进角度进行旋转，从而实现精确的位置控制。
步进电机可以根据结构和工作原理的不同进行分类。
以下是几种常见的步进电机分类：1. 永磁步进电机（Permanent Magnet Stepper Motor，PMSM）：永磁步进电机使用永磁体产生磁场，通过改变驱动电流的方向和大小来控制转子的位置。
它具有简单的结构、较高的转矩和较低的成本，常用于低负载和低速应用。
2. 变磁阻步进电机（Variable Reluctance Stepper Motor，VRSM）：变磁阻步进电机利用转子和定子之间的磁阻差异来实现步进运动。
它的转子通常由铁芯组成，通过改变定子绕组的电流来控制转子位置。
变磁阻步进电机具有较高的转速和响应速度，但相对于永磁步进电机来说，转矩较低。
3. 混合式步进电机（Hybrid Stepper Motor）：混合式步进电机结合了永磁步进电机和变磁阻步进电机的特点。
它采用多相绕组和永磁体，通过改变驱动电流的方式来实现精确的位置控制。
混合式步进电机具有较高的转矩、较低的振动和较高的分辨率，广泛应用于需要高精度定位和控制的领域。
此外，步进电机还可以根据驱动方式进行分类，包括全步进 （Full Step）、半步进 （Half Step）和微步进 （Microstepping）。
全步进模式是指每个脉冲信号使电机转动一个完整的步进角度；半步进模式是指每个脉冲信号使电机转动半个步进角度；微步进模式则是通过在每个步进角度之间施加更小的电流变化，使得电机可以以更小的角度进行运动，从而提高了分辨率和平滑性。