用直流电机理论了解步进电机
步进电机的理论与设计
步进电机(也称为步进电机)是可以精确，离散的步进运动的直流电机。它们包含多个线圈，这些线圈被组织成称为相的组。通过依次给每个相通电，电机将一次旋转一个步骤。(因此称为“步进电机”。)
通过计算机控制的“步进”，您可以实现非常具体的定位和速度控制。因此，步进电机是许多精密运动控制应用的首选电机。步进电机的最大吸引力在于其低成本，高可靠性，低速时的高扭矩以及可在几乎任何环境下运行的简单耐用的结构。在接下来的几篇文章中，我们将介绍步进电机的一些基础知识以及它们如何在您的项目或商业机器中工作。
在今天的帖子中，让我们首先简要介绍一下直流电机的理论和设计。
步进电机是恒定输出功率传感器。“功率”定义为转矩乘以速度。这意味着电机转矩是电机速度的倒数。为了更好地理解为什么步进电机的功率与速度无关，我们需要研究理想步进电机的功能。
理想的步进电机具有零机械摩擦，其转矩与安匝成正比，唯一的电气特性就是电感。“安匝数”仅表示转矩与电机定子中的线匝数乘以通过这些线匝的电流成正比。“电感”描述了电流通过导线线圈时存储在磁场中的能量。每当电机定子中的磁性材料(例如铁)周围有多匝导线缠绕时，它就会具有称为电感的电气特性。
电感(L)具有称为电感电抗的特性，可以将其视为与频率成正比的电阻，因此与电机转速成正比。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻。在这种情况下，我们用欧姆定律代替电感电抗，并得出结论，电机电流是电机速度的倒数。
由于扭矩与安培匝数成正比(电流乘以绕组中导线匝数)，并且电流是速度的倒数，因此扭矩也必须是速度的倒数。
在理想的步进电机中，当速度接近零时，其转矩将接近无穷大，而在无限速度下，转矩将为零。由于电流与转矩成正比，因此电机电流也将为零。
在电气上，实际电机与理想电机的主要区别在于绕组电阻为非零。而且，电机中的铁会遭受磁饱和，并且具有涡流和磁滞损耗。磁饱和会按比例限制转矩电流，而涡流和磁滞(铁损)以及绕组电阻(铜损)会导致电机发热。
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