无刷电机和步进电机的区别

电器工程 发动机 步进电机 无刷直流电机
2022-01-05 09:31:05

我想我了解无刷电机和步进电机的工作原理,但我对区别有点困惑。无刷直流电机是非常基本的步进电机吗?通过适当的控制,无刷直流电机可以作为步进电机运行吗?如果不是,它们有何不同?

对于电子新手,有人可以强调步进电机和直流无刷电机之间的异同吗?

2个回答

两者基本相同。但是,它们的预期应用不同。步进电机旨在以步进方式运行。BLDC 电机旨在运行以提供平稳运动。

由于步进电机用于运动控制,因此需要步骤的可重复性。也就是说,如果你从一个步骤开始,然后到另一个步骤,然后回到第一个步骤,理想情况下它应该回到原来的位置。各种各样的事情都会搞砸。轴承倾斜、摩擦等。BLDC 电机针对步骤之间的平滑扭矩进行了优化,而不是可重复性。

步进电机旨在最大限度地提高保持扭矩,即步进电机在其中一个步骤处保持机械负载的能力。这是通过在转子与定子对齐的情况下保持较高的绕组电流来实现的。这会浪费大量能量,因为除非负载试图偏离位置,否则它不会产生扭矩,但它确实避免了对任何反馈机制的需要。

另一方面,BLDC 通常在转子滞后于定子的情况下运行,因此施加的电流始终会产生最大扭矩,这正是有刷电机会做的事情。如果需要较小的扭矩,则减小电流。这是更有效的,但必须感测负载的位置才能知道要施加多少扭矩。因此,步进电机通常更大,以适应始终以最大电流运行电机所产生的额外热量。

此外,对于大多数应用,人们希望步进器能够以小步数进行精确运动控制。这意味着大量的磁极。步进电机通常每转有数百步。BLDC 通常会少很多。例如,最近我正在使用硬盘驱动器中的 BLDC,它每转有四个“步骤”。

步进电机通常首先设计为最大保持扭矩,其次是速度。这通常意味着绕组匝数非常多,每单位电流会产生更强的磁场,从而产生更大的扭矩。然而,这是以增加反电动势为代价的,从而降低了每单位电压的速度。

此外,步进电机通常由相隔 90 度的两相驱动,而 BLDC 通常具有三相,相隔 120 度的部分(尽管在这两种情况下都有例外):

步进电机
步进绕组

无刷直流
BLDC 绕组

尽管存在这些差异,步进器可以像 BLDC 一样操作,也可以像步进器一样操作 BLDC。然而,考虑到相互冲突的设计意图,结果可能不是最优的。

步进电机是无刷直流电机的一种形式,但具有特定的线圈和定子物理布置,以实现细分整个旋转圈的固定数量的停止或棘爪。

如果您愿意,步进电机的极数决定步长或细分数,或“全步”。

然而,通过在步进电机线圈的通电中采取一些花哨的步法,带有合适控制器的现代步进电机通常可以提供部分步进的旋转,称为微步进。

TL;DR:步进电机(通常)是无刷电机系列的一个子集。


开关磁阻电机是步进电机的另一种形式,与标准 BLDC 步进电机有些不同。