步进电机的类型和接线.doc

步进电机的类型和接线对于业余爱好者来说，最容易得到的步进电机是单极性（又称双线或 4 相）和双极性（又称 单线或两相）步进电机一、单极性步进电机 这种步进电机之所以称为单极性是因为每个绕组中电流仅沿一个方向流动它也被称为 两线步进电机，因为它只含有两个线圈两个线圈的极性相反，卷绕在同一铁芯上，具有同 一个中间抽头单极性步进电机还被称为 4 相步进电机，因为它有 4 个激励绕组单极性_lB步 进电机的引线有 5 或 6 根如果步进电机的引线是5根，那么其中一根是公共线（连接到V+），其他4根分别连到 电机的 4 相如果步进电机的引线是 6 根，那么它是多段式单极性步进电机有两个绕组， 每个绕组分别有一个中间抽头引线但是如何分辨这些引线呢?请继续读下述内容1．分辨 5 线单极性步进电机接头为了找出 5 线单极性步进电机各条引线的正确配置，事先需要做一番实际上很简单的考 察图 1 给出了 5 线步进电机的基本 为了找出正确的引线顺序并使电机转动，需要一块电池和一段胶带（当然也需要一个 5 引线步进电机）备好记号笔来标注引线以便分辨它们按以下步骤操作：① 用数字万用表找到公共线其他引线与 公共线之间的电阻测量值都相同。

将此线连接到电池的V+5V或6V就足够测试用了② 胶带粘贴到步进电机的输出铀上，并使它垂直于轴端伸出成为一个标志此标志的作 用在于判断电机是否转动③ 任意挑出一条引线称之为相 1若将此线接地，则电机输出轴将做轻微的转动现在 步进电机被锁定在相 1 的位置上如图 2 所示④ 取另一根引线并将其接地，仔细观察输出轴上的胶带如果输出轴向右轻微地旋转， 那么此根引线是相 2如图 3所示⑤ 取另一根线并将其接地，仔细观察输出轴上的胶带如果输出轴向左轻微地旋转，那 么此根引线是相 4如图 4 所示⑥ 再取另一根线并将其接地，仔细观察输出轴上胶带的运动状态如果输出轴不旋转， 那么此根引线就是相 3如图 5 所示2．分辨 6 线单极性步进电机接头 回收打印机旧电机时最常遇到这种类型的单极性步进电机 6 线单极性步进电机通常看 起来像是两个单段式电机叠放在一起，每个单段有 3 根线引出（参见图 6）这种步进电机 的引线非常容易分辨分辨 6 线步进电机引线顺序的工作相当简单如果它的结构形式是多段式步进电机，那 么引线的顺序实际上已经给出了，用数字万用表可以找出每对绕组的公共线只要保持绕组 对的两根引线对应一致，它们的顺序并无关紧要，仅会影响电机的旋转方向而已。

如果不是多段式的 6 线步进电机，可以按以下步骤确定绕组对的引线：① 使用数字万用表找出每对绕组的公共端② 照上述方法能找出两个绕组对，分隔它们并加以标记请将其中一个绕组对标记为A 和C（也可以是1和3）,另一个标记为B和D（也可以是2和4）在每一对绕组中，哪条 引线 是何顺序并不重要，只要成对就足够了二、单极性步进电机的步进方式 单极性步进电机可以来用三种步进方式：单拍、双拍、半拍方式单拍步进方式是指每 次仅给一个绕组通电，结果导致转子旋转，并运动到转子永磁体与具有相反极性的绕组对齐 的位置双拍方式同时给两个绕组通电，这样就导致转子旋转，并在永磁体到达两个通电绕 组的中间位置点时平衡双拍方式的优点是比单拍方式多获得 41.4％的输出力矩，不过代 价 是需要花费后者两倍的能量，因为它有两相绕组同时通电最后，半拍方式工作时则让两个 绕组通电与单个绕组通电方式交替地进行半拍方式的输出力矩比双拍方式小，随设计不同， 在 15％ 30％之间变化，不过它可以获得双拍方式两倍的步进分辨率（每周两倍的步数） 表 1 到表3给出了在这三种步进方式下绕组通电的过程要使步进电机反转，只需将通 电过程反向即可。

三、双极性步进电机 双极性步进电机之所以如此命名，是因为每个绕组都可以两个方向通电因此每个绕组 都既可以是 N 极又可以是 S 极它又被称为单绕组步进电机，因为每极只有单一的绕组， 它还被称为两相步进电机，因为具有两个分离的线圈 双极性步进电机有四根引线，每个绕组两条与同样尺寸和重量的单极性步进电极相比， 双极性步进电机具有更大的驱动能力，原因在于其磁极（不是中间抽头的单一线圈）中的场强 是单极性步进电机的两倍双极性步进电机的每个绕组需要一个可逆电源，通常由 H 桥驱 动电路提供由于双极性步进电机比单极性步进电机的输出力矩大，因此总是应用于空间有 限的设计中这也是软盘驱动器的磁头步进机械系统的驱动之所以总是采用双极性步进电机 的原因 可以相当简单地使用数字万用表来查找两个绕组如果在某两根引线之间能够测量到阻 值，那么这两根引线之间就属于一个绕组，其他两根线之间是另外一个绕组双极性步进电 机的步距通常是 1.8°，也就是 200 步四、双极性步进电机的步进方式 双极性步进电机具有和单极性步进电机相同的步进方式，仅仅由于绕组配置的不同，在 实现上存在一些差别双极性步进电机的步进方式如表 4 到表 6 所示。

五、步进驱动方式的相似之处 如果读者是聪明的，或者在实践时很细心，也许就会注意到单极性步进电机和双极性步 进电机在步进驱动方式上是极其相似的以前面介绍的单极性步进电机的步进方式表格为 例，交换列 B 和列 C 的位置，将所有的“通”替 +”，然后在与状态为“+”的引线同 一绕组的另一列中补上“-”，就将看到和上面双极性步进电机同样格式的表格，只是电机的 转向相反这说明控制单极性步进电机的任何逻辑也可以用来驱动双极性步进电机注意是 逻辑，而非驱动电路双极性步进电机的绕组需要 H 桥电路，而单极性步进电机仅仅需要 一个简单的晶体管开关做到在控制单极性步进电机和双极性步进电机之间切换，惟一需要 的变化是交换 B 和 C 的逻辑输出六、通用步进电机如图 7 所示，通用步进电机有 8 根引线它既可配置为单极性也可配置为双极性步进电 机在分辨这类步进电机的绕组时可能使用户产生某些困惑，因为需要掌握正确的绕组极性 以及顺序通常，仅仅依靠观察是无法确定绕组的极性的幸运的是，可以通过电子测量的 方法来推断它1．分辨通用步进电机绕组的极性 为了测量和确定通用步进电机的绕组极性，需要一个电源或电池组，以及一块数字万用 表。

请遵循以下步骤进行：① 首先，使用数字万用表的欧姆档找出4个引线对，从而确定4个绕组② 选择两个绕组，并各选一条引线相互短接将数字万用表切换到AC电压的20V档， 将数字万用表的两个表笔连接到正在测量的两个绕组的末端③ 转电机轴，如果得到2V左右的电压读数，那么就找到了同一组的绕组，也就确定了 它们的极性（参见图8）如果万用表的读数是0V,同样也确定了绕组的极性，它们的极性 相反（参见图 9）切换到绕组的另一根引线并短接到另一绕组，以验证前面的假设④ 标注引线以指示绕组的极性至于哪一端定为上述图示中所标示的记号黑点端并不重 要，只要你知道如何分组即可2．配置通用步进电机极性的方法 这一小节讲述配置通用步进电机极性的三种方式：单极性、双极性串联和双极性并联图 10 所示的配置模拟了一个 6 绕组的单极性步进电机图 11 所示的双极性配置可以以较低的工作频率传递较高的力矩它的工作频率无法较 高，是因为串联绕组具有高的磁阻，因此电流无法快速达到峰值图 12 所示的双极性并联配置步进电机的输出力矩小于双极性串联配置，但是它具有更 高的工作频率，因为并联绕组配置具有低磁阻，电流可以快速达到峰值七、 有关步进电机极性配置的结束语至今为止，读者可能已看到了 6 线单极性步进电机和串联配置的通用步进电机之间的令 人惊异的相同点。

事实上，可以通过忽略两条公共绕组的连接，将一个 6 线单极性步进电 机用作双极性步进电机作者已经测试过，并且工作状态良好八、 如何获得步进电机 如今步进电机的价格仍然比较昂贵，但幸运的是，它们在旧货市场上比较常见几乎在 每一家旧货商店中都有剩余步进电机处理出售麻烦的是，很少有商店能向顾客提供步进电 机的规格性能说明书，因为他们也不知道如果知道，他们当然是会提供的。