在工业自动化、机器人等众多领域,步进电机凭借其能够控制角位移和转速的特性,得到了广泛的应用。而步进电机驱动器作为将电脉冲转化为角位移的执行机构,在整个系统中起着至关重要的作用。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就会驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,这个角度被称为 “步距角”。步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的。通过控制脉冲个数,我们可以精准地控制角位移量,从而实现准确定位;同时,通过控制脉冲频率,能够有效地控制电机转动的速度和加速度,进而达到调速和定位的目的。
步进电机按照结构可以分为多种类型,主要包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)和混合式步进电动机(HB)等。
- 反应式步进电动机:也被叫做感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。它的定子和转子均由软磁材料制成,定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组,定、转子周边均匀分布着小齿和槽。通电后,利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相,这种电机可实现大转矩输出,不过消耗功率较大,电流可达 20A,驱动电压也较高。其步距角小,可做到 10',但断电时无定位转矩,电机内阻尼较小,单步运行(指脉冲频率很低时)震荡时间较长,启动和运行频率较高。
- 永磁式步进电动机:通常电机转子由永磁材料制成,软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组,定、转子周边没有小齿和槽。通电后,利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相,输出转矩小,消耗功率较小,电流一般小于 2A,驱动电压为 12V,步距角大,例如 7.5 度、15 度、22.5 度等,断电时具有一定的保持转矩,启动和运行频率较低。
- 混合式步进电动机:也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机,它综合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电动机没有区别(但同一相的两个磁极相对,且两个磁极上绕组产生的 N、S 极性必须相同),转子结构较为复杂,转子内部为圆柱形永磁铁,两端外套软磁材料,周边有小齿和槽。一般为两相或四相,须供给正负脉冲信号,输出转矩较永磁式大,消耗功率相对较小,步距角较永磁式小,一般为 1.8 度,断电时无定位转矩,启动和运行频率较高,是发展较快的一种步进电动机。
接下来,我们来详细了解一下步进电机驱动器的接线方法。华强电子网总结了几种常见的接线方式,主要分为以下两类:

共阳极接法

共阴极接法

差分方式接法

- 接线方式类型:包括共阳极接法、共阴极接法和差分方式接法。不同的接法适用于不同的应用场景和系统需求,在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
- 不同线数电机接线方法
- 4 线电机和 6 线电机高速度模式:输出电流设成等于或略小于电机额定电流值,这样可以在保证电机高速运行的同时,避免因电流过大对电机造成损坏。
- 6 线电机高力矩模式:输出电流设成电机额定电流的 0.7 倍,这种设置能够使电机在高力矩需求的场景下稳定运行。
- 8 线电机并联接法:输出电流应设成电机单极性接法电流的 1.4 倍,以满足并联接法下电机的功率需求。
- 8 线电机串联接法:输出电流应设成电机单极性接法电流的 0.7 倍,确保串联接法时电机的正常工作。
