什么是雙極步進電機？

雙極步進電機（也稱為兩相步進電機）是一種特殊的電機類型，它能夠將電脈沖信號轉換為精確的角位移或線位移。這種電機通常包含兩個主要的線圈（或稱為相），每個線圈都有兩個導線（總共四根線），用于控制電機的轉動。

當給雙極步進電機的線圈施加適當的電流脈沖時，它會按照預設的步距角（或稱為步進角）進行轉動。通過精確控制施加在每個線圈上的電流脈沖的順序和頻率，可以精確地控制電機的轉動方向和速度。

雙極步進電機在許多應用中都非常有用，包括自動化設備、機器人、數控機床、醫療設備、打印機、繪圖儀、紡織機械等。在這些應用中，雙極步進電機能夠提供精確的位置控制和可靠的運行性能。

雙極步進電機的結構

雙極步進電機被 定義為每相一個繞組、無中心抽頭的步進電機。典型的雙極步進電機有四根電線，對應于每個繞組的兩端。

雙極步進電機的優點是它可以比相同尺寸的單極步進電機產生更大的扭矩，因為它使用全繞組而不是一半繞組。缺點是需要更復雜的驅動電路，可以反轉每個繞組中的電流方向。

下圖展示了雙極步進電機的內部結構：

轉子由具有北極 (N) 和南極 (S) 極的永磁體組成，而定子具有四個成對排列的電磁體（A、B、C、D）（AB 和 CD）。每對形成電機的一個相。

當電流流過其中一個繞組時，會產生一個磁場，該磁場會吸引或排斥轉子磁極，具體取決于電流的極性。通過按特定順序切換每個繞組中的電流方向，可以使轉子逐步旋轉。

雙極步進電機的特點

高精度定位：

由于采用步進技術，雙極步進電機能夠精準定位到需要的位置。每個步進位置都非常準確，滿足高精度控制需求。

可逆轉性強：

雙極步進電機的運轉方向可以通過改變外部電流的方向來實現。這意味著它可以在不改變電機結構的情況下，實現相反的運轉方向，從而適應各種復雜的運動控制需求。

靜態扭矩大：

即使在靜止狀態下，雙極步進電機也能夠提供很高的扭矩輸出。這使得它能夠承受各種負載，同時在開始轉動時提供良好的啟動動力。

控制方式靈活：

由于其內部包含兩個線圈和四條線，雙極步進電機在控制方式上比單極性步進電機更為靈活。這種靈活性使得它能夠適應更廣泛的控制策略和應用場景。

驅動電路相對復雜：

與單極性步進電機相比，雙極步進電機需要更復雜的驅動電路來提供正向和反向電流。這增加了電路的復雜性和成本，但也提供了更高的控制精度和靈活性。

動態性能優越：

雙極步進電機在動態性能方面表現出色，尤其是在低速時。它們具有更好的響應性和較低的振動水平，適用于需要平穩運動的應用場景。

雙極步進電機的高精度定位、可逆轉性和靜態扭矩大的特點使其成為理想的執行元件。同時，其控制方式的靈活性也使得它能夠適應各種復雜的運動控制需求。