轉(zhuǎn)自太極創(chuàng)客：28BYJ-48單極性步進(jìn)電機(jī)http://www.taichi-maker.com/homepage/reference-index/motor-reference-index/28byj-48-stepper-motor-intro/http://www.taichi-maker.com/homepage/reference-index/motor-reference-index/28byj-48-stepper-motor-intro/首先我們來(lái)看一下28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)名稱的來(lái)歷。
????????28：步進(jìn)電機(jī)的有效最大外徑是28毫米
????????B：表示是步進(jìn)電機(jī)
????????Y：表示是永磁式
????????J：表示是減速型（減速比1:64）
????????48：表示四相八拍

????????換句話說(shuō)，28BYJ-48的含義為外徑28毫米四相八拍式永磁減速型步進(jìn)電機(jī)。是不是有點(diǎn)亂？別急，我們一點(diǎn)點(diǎn)看。

????????先說(shuō)什么是“4相永磁式”的概念，28BYJ-48 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。先看里圈，它上面有6個(gè)齒，分別標(biāo)注為0～5，這個(gè)叫做轉(zhuǎn)子，顧名思義，它是要轉(zhuǎn)動(dòng)的，轉(zhuǎn)子的每個(gè)齒上都帶有永久的磁性，是一塊永磁體，這就是“永磁式”的概念。再看外圈，這個(gè)就是定子，它是保持不動(dòng)的，實(shí)際上它是跟電機(jī)的外殼固定在一起的，它上面有8個(gè)齒，而每個(gè)齒上都纏上了一個(gè)線圈繞組，正對(duì)著的2個(gè)齒上的繞組又是串聯(lián)在一起的，也就是說(shuō)正對(duì)著的2個(gè)繞組總是會(huì)同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷的，如此就形成了4相，在圖中分別標(biāo)注為 A-B-C-D，這就是“4相”的概念。

28BY-J48步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)

????????現(xiàn)在我們分析一下它的工作原理： 假定電機(jī)的起始狀態(tài)就如圖9-4所示，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，起始時(shí)是 B 相繞組的開關(guān)閉合，B 相繞組導(dǎo)通，那么導(dǎo)通電流就會(huì)在正上和正下兩個(gè)定子齒上產(chǎn)生磁性，這兩個(gè)定子齒上的磁性就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子上的0和3號(hào)齒產(chǎn)生最強(qiáng)的吸引力，就會(huì)如圖所示的那樣，轉(zhuǎn)子的0號(hào)齒在正上、3號(hào)齒在正下而處于平衡狀態(tài)；此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子的1號(hào)齒與右上的定子齒也就是 C 相的一個(gè)繞組呈現(xiàn)一個(gè)很小的夾角，2號(hào)齒與右邊的定子齒也就是 D 相繞組呈現(xiàn)一個(gè)稍微大一點(diǎn)的夾角，很明顯這個(gè)夾角是1號(hào)齒和 C 繞組夾角的2倍，同理，左側(cè)的情況也是一樣的。

????????接下來(lái)，我們把 B 相繞組斷開，而使 C 相繞組導(dǎo)通，那么很明顯，右上的定子齒將對(duì)轉(zhuǎn)子1號(hào)齒產(chǎn)生最大的吸引力，而左下的定子齒將對(duì)轉(zhuǎn)子4號(hào)齒，產(chǎn)生最大的吸引力，在這個(gè)吸引力的作用下，轉(zhuǎn)子1、4號(hào)齒將對(duì)齊到右上和左下的定子齒上而保持平衡，如此，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)了起始狀態(tài)時(shí)1號(hào)齒和 C 相繞組那個(gè)夾角的角度。

????????再接下來(lái)，斷開 C 相繞組，導(dǎo)通 D 相繞組，過(guò)程與上述的情況完全相同，最終將使轉(zhuǎn)子2、5號(hào)齒與定子 D 相繞組對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過(guò)了上述同樣的角度。

????????那么很明顯，當(dāng) A 相繞組再次導(dǎo)通，即完成一個(gè) B-C-D-A 的四節(jié)拍操作后，轉(zhuǎn)子的0、3號(hào)齒將由原來(lái)的對(duì)齊到上下2個(gè)定子齒，而變?yōu)榱藢?duì)齊到左上和右下的兩個(gè)定子齒上，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)定子齒的角度。依此類推，再來(lái)一個(gè)四節(jié)拍，轉(zhuǎn)子就將再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒的角度，8個(gè)四節(jié)拍以后轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過(guò)完整的一圈，而其中單個(gè)節(jié)拍使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度就很容易計(jì)算出來(lái)了，即360度/(8*4)=11.25度，這個(gè)值就叫做步進(jìn)角度。而上述這種工作模式就是步進(jìn)電機(jī)的單四拍模式——單相繞組通電四節(jié)拍。

????????我們?cè)賮?lái)講解一種具有更優(yōu)性能的工作模式，那就是在單四拍的每?jī)蓚€(gè)節(jié)拍之間再插入一個(gè)雙繞組導(dǎo)通的中間節(jié)拍，組成八拍模式。比如，在從 B 相導(dǎo)通到 C 項(xiàng)導(dǎo)通的過(guò)程中，假如一個(gè) B 相和 C 相同時(shí)導(dǎo)通的節(jié)拍，這個(gè)時(shí)候，由于 B、C 兩個(gè)繞組的定子齒對(duì)它們附近的轉(zhuǎn)子齒同時(shí)產(chǎn)生相同的吸引力，這將導(dǎo)致這兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒的中心線對(duì)比到 B、C 兩個(gè)繞組的中心線上，也就是新插入的這個(gè)節(jié)拍使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)了上述單四拍模式中步進(jìn)角度的一半，即5.625度。這樣一來(lái)，就使轉(zhuǎn)動(dòng)精度增加了一倍，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈則需要8*8=64拍了。另外，新增加的這個(gè)中間節(jié)拍，還會(huì)在原來(lái)單四拍的兩個(gè)節(jié)拍引力之間又加了一把引力，從而可以大大增加電機(jī)的整體扭力輸出，使電機(jī)更“有勁”了。

????????除了上述的單四拍和八拍的工作模式外，還有一個(gè)雙四拍的工作模式——雙繞組通電四節(jié)拍。其實(shí)就是把八拍模式中的兩個(gè)繞組同時(shí)通電的那四拍單獨(dú)拿出來(lái)，而舍棄掉單繞組通電的那四拍而已。其步進(jìn)角度同單四拍是一樣的，但由于它是兩個(gè)繞組同時(shí)導(dǎo)通，所以扭矩會(huì)比單四拍模式大，在此就不做過(guò)多解釋了。

????????八拍模式是這類4相步進(jìn)電機(jī)的最佳工作模式，能最大限度的發(fā)揮電機(jī)的各項(xiàng)性能，也是絕大多數(shù)實(shí)際工程中所選擇的模式。

????????接下來(lái)，我們來(lái)了解“永磁式減速步進(jìn)電機(jī)”中這個(gè)“減速”的概念了。下圖是這個(gè) 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的拆解圖，從圖中可以看到，位于最中心的那個(gè)白色小齒輪才是步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子輸出，64個(gè)節(jié)拍只是讓這個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)了一圈，然后它帶動(dòng)那個(gè)淺藍(lán)色的大齒輪，這就是一級(jí)減速。大家看一下右上方的白色齒輪的結(jié)構(gòu)，除電機(jī)轉(zhuǎn)子和最終輸出軸外的3個(gè)傳動(dòng)齒輪都是這樣的結(jié)構(gòu)，由一層多齒和一層少齒構(gòu)成，而每一個(gè)齒輪都用自己的少齒層去驅(qū)動(dòng)下一個(gè)齒輪的多齒層，這樣每2個(gè)齒輪都構(gòu)成一級(jí)減速，一共就有了4級(jí)減速，那么總的減速比是多少呢？即轉(zhuǎn)子要轉(zhuǎn)多少圈最終輸出軸才轉(zhuǎn)一圈呢？

28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部拆解圖

????????回頭看一下電機(jī)參數(shù)表中的減速比這個(gè)參數(shù)吧——1:64，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)64圈，最終輸出軸才會(huì)轉(zhuǎn)一圈，也就是需要64×64=4096個(gè)節(jié)拍輸出軸才轉(zhuǎn)過(guò)一圈。4096個(gè)節(jié)拍轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，那么一個(gè)節(jié)拍轉(zhuǎn)動(dòng)的角度——步進(jìn)角度就是360/4096，看一下表中的步進(jìn)角度參數(shù)5.625/64，算一下就知道這兩個(gè)值是相等的，一切都已吻合了。

????????關(guān)于基本的控制原理本該到這里就全部結(jié)束了，但是不管是哪個(gè)廠家生產(chǎn)的電機(jī)，只要型號(hào)是 28BYJ-48，其標(biāo)稱的減速比就都是1:64。但實(shí)際上呢？經(jīng)過(guò)拆解計(jì)算發(fā)現(xiàn)：真實(shí)準(zhǔn)確的減速比并不是這個(gè)值1:64，而是1:63.684！得出這個(gè)數(shù)據(jù)的方法也很簡(jiǎn)單，實(shí)際數(shù)一下每個(gè)齒輪的齒數(shù)，然后將各級(jí)減速比相乘，就可以得出結(jié)果了，實(shí)測(cè)的減速比為(32/9)(22/11)(26/9)(31/10)≈63.684，從而得出實(shí)際誤差為0.0049，即約為百分之0.5，轉(zhuǎn)100圈就會(huì)差出半圈。

????????那么按照1:63.684 的實(shí)際減速比，可以得出轉(zhuǎn)過(guò)一圈所需要節(jié)拍數(shù)是6463.684≈4076。但實(shí)際上誤差還是存在的，因?yàn)樯厦娴挠?jì)算結(jié)果都是約等得出的，實(shí)際誤差大約是0.000056，即萬(wàn)分之0.56，轉(zhuǎn)一萬(wàn)圈才會(huì)差出半圈，已經(jīng)可以忽略不計(jì)了。

????????那么廠家的參數(shù)為什么會(huì)有誤差呢？難道廠家不知道嗎？要解釋這個(gè)問(wèn)題，我們得回到實(shí)際應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)最通常的目的是控制目標(biāo)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，通常都是在360度以內(nèi)的，而這個(gè) 28BYJ-48 最初的設(shè)計(jì)目的是用來(lái)控制空調(diào)的扇葉的，扇葉的活動(dòng)范圍是不會(huì)超過(guò)180度的，所以在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，廠商給出一個(gè)近似的整數(shù)減速比1:64已經(jīng)足夠精確了，這也是合情合理的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的28BYJ-48单极性步进电机的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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