永磁同步电机的步进之舞揭秘其工作原理
导语：步进电机，以其卓越的定位精度、高转矩和高效能，已经在自动化领域中占据了一席之地。其工作原理可以分为磁场交互与电流施加两大部分，这两个方面共同作用，使得步进电机能够实现精确的角度控制。
一、步进电机工作原理
首先，我们需要了解步进电机中的磁场交互过程。这包括定子和转子的协同作用。定子由多个线圈组成，而这些线圈固定在外部，被称作相。而转子则是负责转动的部分，它配备有永磁体或铁芯，通常被称作极。当通过定子的线圈施加电流时，就会产生一个强大的磁场。此磁场与转子上的极进行相互作用，从而产生力矩，使得整个系统旋转。这一旋转的角度完全取决于施加给定的脉冲信号，以及这两个部分之间如何相互配合。
其次，步进电机依赖于精确控制来实现运动。在这个过程中，每一次脉冲都会导致转子的旋转，且每次旋转都是一个固定的角度。这一特性使得步进电机能够以非常精确的方式移动到预设位置。单相步进电机会仅需一个线圈来生成磁场，因此每次施加当前脉冲后，只会发生固定的角度变化。而多相步进电机会通过串联或并联不同的线圈，以此来控制更复杂的运动路径，并提供更高的扭矩和性能。
虽然这种技术已经广泛应用，但它仍然有一些限制。例如，不像直流或交流型机械设备那样使用常规方法，步進電機必须配备专门设计的手动或自动控制系统才能正常运行。此外，由于涉及机械、电子以及计算等多种专业知识领域，其操作也显得较为复杂。
二、比较伺服与普通节奏（Step）驱动器
控制精度
普通节奏驱动器（如2-Phase, 3-Phase Step Motors）的最小调整单位是90°/180°(对于2-Phase)或者60°/120°(对于3-Phase)，但伺服驱动器（Servo Drives）可以提供微小量级调整，即0.36°/10000 cycles.
力矩输出特性
普通节奏驱动器在速度上限下表现出力矩随着增加而减少的情况；而伺服驱动器具有恒力输出能力，即即便是在额定速度范围内，也能保持最大力矩输出。
过载能力
由于它们采用不同类型的心智算法和反馈策略，他们对过载情况反应也不相同。
运行性能
开环控制意味着起始阶段可能存在丢失同步现象，而停止阶段可能因过快降速引发震荡；闭环控制则不受这些问题困扰，因为伺服系统内部包含了位置回路，可以修正任何丢失信息的问题。
加速性能
虽然普通节奏变频者在启动时可能需要数百毫秒时间以达到规定速度，但现代伺服系统可以迅速从静止状态快速提升至3000RPM以上，加速时间可缩短至几毫秒甚至更短。
时间响应性
在高速应用中，比如图形处理仪表板显示等情景，对应输入信号后的响应时间要求变得越来越严格。在这样的环境下，传统变频风扇和其他带有开环调控结构无法满足所需快速响应需求，但是伺服风扇就能轻松满足这样高要求的事务需求。