超全面的步进电机3D设计图，这么多电机你用过几种，有3D设计详图

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

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基本原理

工作原理

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

发热原理

通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

主要构造

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。

步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。

主要分类

步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机（Variable Reluctance，VR）、永磁式步进电机Permanent Magnet,PM）、混合式步进电机（Hybrid Stepping,HS）、单相步进电机、平面步进电机等多种类型,在我国所采用的步进电机中以反应式步进电机为主。步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系,步进电机控制系统从其控制方式来看,可以分为以下三类：开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。半闭环控制系统在实际应用中一般归类于开环或闭环系统中。

反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。

混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

懂了这个，你就算踏入电工的门槛了 电动机正反转，再小白的人都能看懂

并不是换个灯泡、安个插座就是电工了，一个合格的电工，至少需要能够看懂图纸、明白原理，甚至可以自行设计电路。电工是一门手艺，与薪资无关，钱财都是身外之物，只有知识是自己的。与其抱怨挣得太少，不如检查一下自身懂得是不是足够多。

电工入门的第一课，往往是电动机的正反转，这是因为，该图纸涉及到的相关知识较多，结构较为简单。其中包含的知识点包括——相关元件的图形画法、主回路与二次回路、接触器等元器件的相关知识、自锁与互锁、电动机的工作原理。本文就上述几个方面，详细介绍。

首先，让我们初步了解一下电动机正反转的原理图，看不懂也没关系▼

相关元件的画法

在电路图中，所有元件，除了图形的体现以外，还必须要有字母标注。如果图中只有一个该元件，那么只用字母即可，如果涉及到多个同类元件，则要在字母后面加数字编号。例如，断路器QS只有一个，因此没有数字；接触器KM有两个，因此分了KM1和KM2。

由上向下看此图，L1,L2,L3为三根相线，该电路图，适用于三相电电路中（在单相电路中，相线被称为“火线”）。

QS为断路器，断路器还可以写作QF，断路器内部， 可以控制几根线，就画几个开关符号▼

FU为熔断器， 图中涉及到了两组熔断器，每组三个▼

FR为热继电器，图中，在左下角和右上角各有一个FR，分别为热继电器的线圈和常闭触点，实际连接时，是接了同一个热继电器的不同接线柱，因此图中名称相同。常闭触点又叫动断触点，画法为▼

同一个接触器，上面有三种接线柱，分别连接常开触点、常闭触点和接触器线圈。在这个电路图中，均有显示▼

凡是在图中，旁边有个E形状的，都是按钮▼

上图中，由左至右，分别为启动按钮、停止按钮和互锁按钮。

元器件的相关知识

上文提到的元器件，有断路器、熔断器、热继电器、接触器和按钮，下面我们来逐个说明他们的作用。

断路器

断路器就是一个开关，可以将它看作家里的电灯开关。用于控制电路的通断，合闸就通电，分闸就断电。不同的是，断路器还有一个保护功能——过载保护。断路器会在电路中电流过大（过载或短路）时自动跳闸。当然，断路器的内部结构相当复杂，里面的灭弧装置，使得它可以分断较大电流，与电灯开关不属于同一重量级。

熔断器

熔断器的功能相当简单，就是电路中的电流过大，它就自动融化，达到断开电路的目的。那么此时又有一个疑问了——熔断器和断路器的过载保护功能相同，为什么还要重复使用呢？这是由于，断路器的灵敏度较高，为了防止误动作，选择的动作电流一般较大。而对于长时间的，过载电流较小的过载故障，就需要熔断器去保护了。

热继电器

与前两者的保护功能相同，都是提供过载保护。但是保护位置不同，前两者是为了保护电路，而热继电器可以检测电动机的温度，从而实现对电动机的保护。

接触器

接触器是能够实现对电机控制的关键。接触器的品牌不同，接线柱数量也不同。但是，至少会有3组接线柱为常开触点，1组接线柱为常开触点（1组是两个，一进一出），3个接线柱为接触器线圈（2进1出）。

接触器最大的特点，就是线圈不通电时，常闭触点接通（常闭触点的两个接线柱相当于一根导线），常开触点断开。线圈通电后，常闭触点断开，常开触点闭合。

按钮

按钮分为启动按钮、停止按钮和互锁按钮。

启动按钮平时处于断开状态，按下后闭合，松开后又恢复断开状态；

停止按钮平时处于闭合状态，按下后断开，松开后又回复闭合状态；

互锁按钮是二者的结合体，它有2组接线柱，其中一组与启动按钮的特性相同，换而言之，只连接这一组接线柱，就可以完全代替启动按钮，另一组与停止按钮特性相同。

主回路与二次回路

把这个图纸拆开来看，即可分为主回路和二次回路。简单来说，主回路就是指供电回路，没有主回路，整个电路都没有电源的接入▼

二次回路包括控制回路和保护回路，换句话说，所有对于主回路的控制和保护，都要通过二次回路实现。正如正反转的图纸中，之所以能够实现人工控制电动机正反转，而且还能对于电路提供保护， 就是因为有了二次回路。而二次回路相对复杂，主要的学习目标，都在这里▼

电动机工作原理

这里用到的是三相异步电动机，这种电动机的工作原理比较简单。通电就可以运行，断电就停止。电动机从左至右，共有3组接线柱。

而三相电，分为A,B,C或者说L1,L2,L3三相。三相的输入顺序不同， 电动机的运转方向也就不同。因此，电动机正反转电路图，正是利用了这一特点，将L1,L2,L3三相颠倒顺序，实现了电动机不同方向的运转。

错误示例

接触器KM1的常开触点闭合时，接入电动机的顺序为L1,L2,L3；接触器KM2的常开触点闭合时，接入电动机的顺序为L3,L2,L1。

自锁与互锁

互锁

我们首先要知道，任意两个相线，是不能直接连在一起的， 否则就会发生短路事故。那么正如我们上文所说，如果KM1和KM2的接触器常开触点同时闭合， 必然会发生这种事故。那么怎么办呢？就需要利用互锁原理了。

就像上面那张图，同时按下SB2和SB3，两个接触器的常开触点就会同时闭合。那怎么办呢？

我们将二者的常闭触点连入了对方所在回路内。如上图所示。

当接触器常开触点KM1闭合的同时，它的常闭触点也会同时断开。此时再按下SB2，线圈KM2也无法通电，因此常开触点KM2不会闭合。

自锁

自锁是一个专门为了按钮而生的伟大发明。我们知道，启动按钮的特点是按下后闭合，松开后就断开。怎么样才能让按钮按下后，电路可以持续供电呢——将接触器的常开触点与之并联。

这样一来，按下按钮后，线圈就会通电，同时接触器常开触点闭合。此时，哪怕松开按钮，电路依旧可以持续通电。

机械互锁

经过了互锁以后的电路，是这样的▼

此时又有了一个新的问题——操作不便。当KM1线圈在工作时，如果想让电动机反转，就必须按下停止按钮SB3，在按启动按钮SB2才行，否则直接按SB2，由于互锁的原因，电路无反应。

因此，就引入了机械互锁按钮。这种按钮，在启动自己回路的同时，会同时断开对方回路，实现了一键正反转的功能▼

上图中SB2和SB3都是机械互锁按钮

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