1)单相pm型步进电机根据步进电机相数分类的单相步进电机如图2．2～图2.4所不。有关内容在前节已经说明。此处不再赘述。

　　2)两相pm型步进电机以图2.5所示的两相步进电机为例，定子绕组在圆周上分布排列，简单的转子极数为2，即极列数nr=1。

　　根据式(2．1)，令p=2，则机械角θs=90。／nr，此90为电气角表示的

　　步距角，电气角除以nr即为机械角。转子极数为2，即nr=1，则电气步距角与机械步距角相等，为90。(θs=90／pnr)。

　　两相pm型电机定子内圆有四个磁极，每个磁极上绕了一个线。的磁极线圈组成一相绕组，pm型步进电机的单极和双极工作方式在图2.5和图2.6中均已说明。

　　下面以单极工作方式为例说明步进电机的旋转原理(如图2.10所示)．由图2.10 可知，转子步距角为90，4步旋转一周(360)。

　　图2.10中在一个磁极上绕了两个线圈，每个线圈的激磁电流只流一个方向的电流，故图2 lo(a)中a相线圈为下层线圈，a为上层线圈。步进l状态．给l相下层线圈a相通电，步进电机在上磁极产生n极，下磁极产生s极，利用定转子磁极异性相吸，直至平衡位置。

　　然后l相电流断开,2相线圈b相接通电流。定了磁极左边为s极，右边为n极，吸引转子顺时针旋转90。，转到步进2状态，如图2．10(b)所示。再次电流切换到1相线相磁极反转．转子顺方向(顺时针方向)旋转。如磁极i：为单线圈，则线圈需要流过正反向电流(此为双向驱动，blpolar)。图2.10中1相有两个线圈，电流单向流过．两个线圈产生的极性相反，给a线圈通电，磁极极性反转成为图2．10中(c)所示状态。同样原理，2相线圈依靠电流的方向的变化，使其磁极极性从第2步变成第4步的极性．使转子旋转到图2．10(d)状态，此时，转子由第3步顺时针转过90。到第4步。不断重复进行步至第4步，转子就连续旋转。如要逆时针旋转，只要使第2步与第4步的定子极性相反即可。

　　3)两相pm型爪极步进电机两相pm型爪极步进电机的结构如图2．11所示．定子相绕组不像前面介绍的电机一样分布在圆周上，而是轴向放置，这种相绕组安装方式称为从属型结构。

　　转子为圆柱形****磁铁，其中心安装了输出轴。圆柱形****磁铁的圆周外表面交替分布着n极和s极，极对数为nr，n、s极等极距。其转子磁极通过气隙，对着定子磁极。定子磁极依其形状称为爪极(clawpo1e)，南导磁钢板冲压成型，形成nr个爪极。两个定子极板其磁极交互安放，相差1／2极距．共2nr个与转子磁极数2nr相对应，形成一相定子。

　　定子相绕组绕在圆形骨架上，绕制成环状线圈。定子上的两节定子磁路相同，其相邻磁极相差1／4极距，即偏差90/nr。两转子磁极对应一致。

　　定子为爪极型的步进电机，气隙为o．2mm(比hb型步进电机的气隙大3～4倍)。其分辨率与相同尺寸的hb型步进电机相比相差l／4。

　　与相同尺寸的hb型步进电机相比，其转矩只有1／3。决定步距角的分辨率由式(2．1)得知．如p=2．则θs=90／nr。若nr=5～12，则步距角θs为1．8～7 5，通常使用7．5。

　　图2.12所示为pm型步进电机的外观。图2．13所示为pm型步进电机(42φ×长度27mm．步距角7.5。)的速度转矩特性[与尺寸接近的hb型步进电机(39□×长度27mm，步距角1．8)比较]。因为hb型为方形，其对角线mm以上，而且转子为****磁铁，pm型为便宦的铁氧体磁铁，hb为钕铁硼磁铁，极对数相同，且pm型的气隙比hb型大3倍以上，故转矩差如此之大也是必然。关于****转速和电气时间常数(线圈电感除以电阻之值)的差异，仅供参考。

　　pm型转子通常使用铁氧体磁铁等低成本材料，轴承使用金属滑动轴承(sleeve metal)，导磁材料使用电工钢板，从十才料费方面考虑做到低成本的设计。线圈卷绕在线圈骨架上，可提高绕线效率。节省绕线时间。

　　线罔端头采用低价接线端子。与相同尺寸大小的hb型相比．只有其价格的1／3。使用的数量为hb型的3倍以上，其使用量有逐年增加的趋势。

　　4)两相pm型爪极步进电机的旋转原理两相pm型爪极步进电机的旋转原理与图2.1o的两相pm型分布线圈步进电机的旋转原理基本相同。但是，由图2．10可知，一个线圈只能给一个磁极激磁，然而爪极电机的一相线示出爪极步进电机的旋转原理。实际的两相pm型爪极步进电机如图2.11所示，设计的多极nr=12，此时定子的爪极数每相有12对极。为简化原理便于理解，图2．14将一相简化成一对极。对比图2.11和图2．14，实际的两相步进电机两相绕组同时激磁，通常作2相激磁驱动，为说明和理解容易，简化为一相激磁状态的说明，一相激磁如能驱动转子旋转，两相激磁肯定也能运转。

　　如图2．14所示，stl、st2为定子的两相绕组，步进电机各线圈如图所示方向绕制。rt为转子，采用铁氧体磁铁构成，n、s极分布在转子外表面，与定子极之间形成工作气隙。由图知道，一相线圈激磁一对定子磁极，转子极对数与定子极对数的节距相同，相邻转子的s极与n极必定相互吸引，产生电磁力。该点与后面叙述的hb型和rm型不同。

　　步，图2．14(a)为l相线圈激磁图，转子与定子stl的磁极互相异性相吸。如果此时施加外力，转子会带着负载移动，电磁力会产生图2．14(a)所示位置的恢复力，负载力的大小决定了位置精度。此时，2相定子st2的磁极中心线在转子磁极n、s极的中间位置，2相定子与转子磁极中心线，此位移角为一个步距角。

　　第二步，图2．14(b)中，stl的线的线圈电流变成on．转子向右移动π／2，转子被st2吸引而停止。

　　第三步，图2．14(c)中，stl的线圈电流反向通电，定子极性反转，转子再旋转π／2后静止。

　　第四步，图2 14(d)中，st2的线圈电流反向通电．定子极性反转，转子再旋转π／2后静止。

　　再返回图2．14(a)，依次(b)、(c)、(d)反复循环，不断旋转。以上为两相pm型爪极步进电机的运行原理。

　　根据以上叙述,-个步距角转子磁极极距的l／2，走4步为一个循环。步距角由转子的极数来决定，定子的极数对转矩的增加有影响。当然，此型步进电机有单极(uni-polar)7型和双极(b1一polar)型，均伴随定子磁极磁化而旋转，反转亦相同。

　　5)三相pm型爪极步进电机本步进电机的三相定子绕组在轴向三重配置，三相y(三个线圈的末端接在一起．简称星形)或△(三个线圈首尾相接，简称三角形)接出三个出线端，为三相驱动pm型爪极步进电机。

　　转子r的结构完全与两相步进电机相同。定子每相结构基本上与两相步进电机的相同。与两相步进电机小同的是定子三个相的配置角度不同。图2.15为三相pm型爪极步进电机的结构，立体剖面图只表示定子与转了结构。转子r与两相pm型步进电机相同，其外表面为n、s极，极对数为nr。如图所示，转子r的极对数的节距τ。定子由a、b、c相组成．各线圈绕制成da、db、dc的环状线圈。以ca、cb、cc在转子轴方向纵向配置，线圈ca激磁形成a相的磁极a1和a2，cb激磁形成b相的磁极b1和b2，cc激磁形成c相的磁极c1和c2。此电机转子极对数节距为τ，a1与a2，b1与b2，c1与c2各相差τ／2，a,1、b1、c1各相差τ／3，故相邻相a2与b1，b2与c1之间相差τ／6。

　　各定子相磁极的符号与图2.15的结构图相同，曲图对照来看。三个线罔ca、cb、cc为y连接，如用△接法也能同样运行。例如，如图2.16(a)所示，a相b相间加电压，两个线圈磁通方向相反如箭头所示。该激磁驱动电路如图2．17所示。

　　t1～t6为功率管，各相线的b端为电源端，g端为接地端。t1～t6导通顺序如表2.1所示，o表示功率管导通，由此给y接法的3个端子中的两个加正负电压。由于三个线圈的尾端短接，必定使两相绕组顺次激磁，即三相绕组两相激磁驱动。图2.14为两相pm型步进电机以两相激磁方式驱动，此时两相激磁．转子r的磁极静止在两相定子磁极之间。

　　表2．1步骤1为t1与t4导通，a相与b相激磁。步进电机如图2.16(a)所示，a相与b相激磁．箭头方向为两绕组线圈产生的磁通方向，a相与b相磁极极性如图2 16所示。由此，转子r被吸引到稳定位置(如图2.16(a)所示)。

　　到表2 1的步骤2，t1关断，t5变成导通，t4与t6导通，b相和c相激磁，如图2.16(b)所示，b相和c相的线圈磁通方向相反。此时’转于r从图2．16(a)位置向左移动τ／6的稳定位置，r／6为三相永磁步进电机的步距角，即步距角为转子一对极极距的1／6：与两相永磁步进电机的1／4相比，分辨率提高1.5倍。

　　同样，表2.1步骤3，t4关断，t2变成导通，c相和a相的线(c)的稳定位置，转子r又向左移动τ／6。依次切换功率管．使定子绕组依次导通，实现图2．1 6(d)、(e)、(f)步骤的激磁，使转子依次步进。六步一个循环，转子移动一对极的极距，如此反复循环。与rm型爪极步进电机的特点不同，三相pm型与两相pm型的步进电机相同，转子磁场从n极发出。相邻s极返回，定于线即电气角120，各相偏差τ／6，图2.16的接线方式还不能达到连续步进的动作，要将b相线圈与其他的a相和c相反接才行，即绕制方向相同的三个线圈，将其中一个反接，并装配成一体，如图2.15所示。

　　图2．18为相同尺寸知同一转子的两相pm型与三相pm型步进电机的速度转矩特性。其速度振动特性如图2．19所示。转矩特性方面，三相pm型步进电机在高速旋转时转矩较高；振动特性中三相pm型在步进电机低速下比较小；相应的噪音特性与两相pm型电机相比有更大改善。总之，三相pm型步进电机虽然结构比两相pm型步进电机复杂，但性价比更好。

　　表2．2为试验电机参数，即相同尺寸的两相hb型与三相pm型步进电机的参数。图2.20为两种电机的速度-转矩特性，图2．21为其速度噪音特性。速度一转矩特性两者相差不多，三相pm型电机的噪音特性约低lodb。在分辨率和寿命及其成本都能满足要求时，三相pm型电机较两相hb型电机振动噪音更低。
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