直流步进电机(又称直流式步进电机,通常更常见的分类是 “混合式步进电机” 或 “永磁式步进电机”,其驱动需直流电源)是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移的特种电机。
直流步进电机的转动依赖定子绕组的有序通电(磁场切换) 和转子永磁体(或齿槽结构)的磁阻效应,具体可拆解为 3 个关键环节:
结构基础:
定子:绕有多个对称分布的线圈绕组(如 2 相、4 相、5 相),每个绕组对应一个 “磁极”,通电后产生磁场;
转子:多为永磁体(如钕铁硼磁钢,分 N/S 极交替排列)或带齿槽的软磁材料(如硅钢片),通过与定子磁场的 “吸引 / 排斥” 产生转动扭矩。
脉冲驱动逻辑:
外部 “步进电机驱动器” 将直流电源转化为有序的脉冲电流,按特定规律(如 “单相通电”“双相通电”)给定子绕组供电 —— 每切换一次绕组通电状态,定子磁场方向就会改变,转子会在磁力矩作用下 “步进” 转动一个固定角度(即 “步距角”,常见规格为 1.8°、0.9°,细分驱动后可更小)。
定位与调速:
定位精度:转动角度 = 脉冲数 × 步距角(如 1.8° 步距角的电机,接收 200 个脉冲可转 360°),通过控制脉冲数即可精准控制转子位置;
转速控制:转速 = 脉冲频率 × 步距角(频率越高,单位时间内脉冲数越多,转速越快),无需复杂的速度反馈即可实现稳定调速。