文章概述

本文中，DigiKey介绍了步进电机的结构与工作机制，阐述其在自动化设备中的关键作用，并推荐了TMC系列高性能驱动IC，助力精准运动控制。

一、引言

步进电机在众多自动化设备中发挥着关键作用。它具备高可靠性，在开环控制时能实现高精度定位，在低速运行时可提供高扭矩，因此被广泛应用于工业、医疗、3D 打印、机器人技术等领域。

二、步进电机结构

步进电机主要由磁性转子和定子线圈构成。常见的混合 2 相步进电机，其转子包含两个磁杯，每个磁杯通常有 50 个齿，且极性相反、相互偏移；定子则有两个绕在转子周围的线圈。这种结构设计使得电机能够通过电磁感应原理实现精确的旋转运动。

（图片来源于 ADI）

混合式步进电机结构如上图所示：

(a) 8 极定子

(b) 永磁体转子三、工作机制

当按顺序给定子线圈通电时，会产生磁场，该磁场与转子的永磁体相互作用，使转子旋转。

混合式步进电机运行。（图片来源于ADI）

电机通过将完整旋转划分为等距步来实现精确位置控制，例如每转 200 个离散位置的电机，步距角为 1.8°（360° 除以全步数）。电流切换使磁场变化，从而引导转子按步距角转动，且无需位置反馈（开环控制）。这种工作机制使得步进电机在许多需要精确位置控制的应用中具有独特优势。

四、相关产品

（一）TMC2240和TMC5240

TMC2240 和 TMC5240 是智能、高性能的 2 相步进电机驱动 IC，集成了运动控制器，通过 8 点运动斜坡功能简化了系统架构，使用户能够轻松编程所需的位置和运动曲线。

（二）TMC2160和TMC5160

TMC2160 和 TMC5160 是高功率的 2 相步进电机驱动 IC，支持 256 微步分辨率和 MicroPlyer 微步插值。它们利用多种 Trinamic 技术优化驱动器性能，适用于从电池供电系统到高压工业应用的广泛场景。

（三）TMC2300

TMC2300 是专为 2 相电池供电步进电机设计的低压驱动器，具备 256 微步分辨率以及 CoolStep、StealthChop2、StallGuard4 和 SpreadCycle 等功能。

五、拓展阅读

更多关于如何驱动步进电机的内容，请参考：如何驱动步进电机 - DigiKey 电子百科 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛

更多电机设计方案的信息，请查看以下内容：

步进电机驱动基础 - 全步模式 - 工程小贴士 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛步进电机驱动基础 - 半步模式 - 工程小贴士 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛步进电机驱动基础 - 微步控制模式 - 工程小贴士 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛步进电机驱动基础 - 三种模式优劣势（全步，半步，微步） - 工程小贴士 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛步进电机每转步数和步进角 - 常见问答 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛一分钟读懂：与众不同的步进电机 - 常见问答 - DigiKey 技术论坛 - 电子物料和组件方案的专业技术论坛

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