我們知道兩相混合步進電機的一般驅動模式有：單相勵磁全步驅動、雙相勵磁全步驅動、半步驅動以及更加細分的微步驅動。這些模式都是需要兩相按節奏通電來驅動的，但在實驗中我們發現只給電機的單獨某一相通電，步進電機也能轉起來。

將一臺兩相混合式步進電機（金的電機HD42系列，步距角1.8°）與驅動接線，只接上4個線頭中的A和A-兩個端子，可以發現步進電機仍然可以轉動，但有以下特點：

（1）低頻無法運轉（低于400Hz）；

（2）多次開關電機，轉動方向隨機；

（3）轉矩小，施加相反外力后，電機反轉。

下面我們分析一下這個現象。

正常接線單相勵磁全步驅動下：

AB相通電順序為：A>B>A->B->A

當B相不通電，那么電機的通電順序為：A>斷>A->斷>A

畫一個定子示意圖，將8個極逆時針依次編號（如圖1），A相繞組為第1、3、5、7極，僅A相通電時，相當于僅有A相繞組。

圖1 2相8極步進電機的定子繞組

假設通電前，轉子齒恰好與第一極齒完全對齊，根據1.8°步進角步進電機的結構，第5極轉子和第1極一樣，定子和轉子齒完全對應，第3極和第7極一樣，定子和轉子齒剛好完全錯開，如圖2所示。

圖2 第1（5）極和第3（7）極定子和轉子齒位置示意圖

這個位置是完全平衡的，轉子不會發生旋轉。

但實際上，上述完全對齊的狀態是不存在的，總有細微的偏差，于是便可能存在轉子微偏左微偏右兩種情況。假設通電的第一拍，第1極和第3極分別是N和S極，那么：

當轉子微偏左時，通電時（A)立即產生一個初始力矩使得轉子順時針旋轉（圖3（1）），經過一拍的斷電，轉子在慣性作用下繼續順時針旋轉（圖3（2））并突破了平衡位置，下一拍電流轉向（A-)，第1極對轉子產生向左的排斥力，第3極對轉子產生向上的吸引力，轉子又獲得了力矩推動繼續順時針旋轉。如此循環往復，電機就轉起來了。

圖3 啟動轉子微偏左時，電機的運轉過程

同樣的原理，轉子微偏右時，電機的轉子便逆時針轉了起來，過程如圖4所示。

圖4 啟動轉子微偏右時，電機的運轉過程

好了，以上解釋了單相通電步進電機轉動的機理。其實這就是一個4極的單相電機，轉動的機理和單相步進電機一致。只不過現實的單相電機會設計成不均勻的氣隙，使得斷電時轉子天然和定子極產生偏轉，從而產生一個固定方向的初始力矩，讓電機轉起來，而且方向是固定的。但是由于混合式步進電機氣隙是均勻的，所以轉子偏移方向是隨機的，導致轉動方向也是隨機的。這也就解釋了多次通電，電機轉動方向隨機的現象。

那么我們繼續解釋其他的現象：

首先，電機低頻無法轉動。我們發現將信號頻率降低至400Hz以下后，電機便只能原地振動。回顧上文中電機在啟動過程中，初始力矩將帶動轉子產生初速度并在慣性作用下突破平衡位置，而接下來一拍，定子極將斷電，在這一拍的時間內轉子將受到與轉動方向相反的力矩（因為轉子磁路傾向于向磁阻最小的位置調整），如果這個時間很短（信號頻率高），第三拍轉子將繼續受到與轉動方向一致的力矩，因此轉動會繼續；相反，若信號評率低，第二拍時間長，那么在轉換到第三拍之前，轉子就被這個反向力矩拉回平衡位置了，從而無法連續旋轉，而是在平衡位置處來回振動。

另外，在施加反向力后電機反轉。這個現象就很好理解了，在施加反向力使得電機轉速下降至0并產生反向初速度后，電機就自然按照反向轉動的模式運動了，參考圖3和圖4兩種運動模式。

實操過程中發現了步進電機的一個很有趣的現象，本質是單相步進電機的驅動原理，中間還混雜這一系列混合式步進電機的結構和原理，因吹思婷。

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