我们知道两相混合步进电机的一般驱动模式有：单相励磁全步驱动、双相励磁全步驱动、半步驱动以及更加细分的微步驱动。这些模式都是需要两相按节奏通电来驱动的，但在实验中我们发现只给电机的单独某一相通电，步进电机也能转起来。

将一台两相混合式步进电机（金的电机HD42系列，步距角1.8°）与驱动接线，只接上4个线头中的A和A-两个端子，可以发现步进电机仍然可以转动，但有以下特点：

（1）低频无法运转（低于400Hz）；

（2）多次开关电机，转动方向随机；

（3）转矩小，施加相反外力后，电机反转。

下面我们分析一下这个现象。

正常接线单相励磁全步驱动下：

AB相通电顺序为：A>B>A->B->A

当B相不通电，那么电机的通电顺序为：A>断>A->断>A

画一个定子示意图，将8个极逆时针依次编号（如图1），A相绕组为第1、3、5、7极，仅A相通电时，相当于仅有A相绕组。

图1 2相8极步进电机的定子绕组

假设通电前，转子齿恰好与第一极齿完全对齐，根据1.8°步进角步进电机的结构，第5极转子和第1极一样，定子和转子齿完全对应，第3极和第7极一样，定子和转子齿刚好完全错开，如图2所示。

图2 第1（5）极和第3（7）极定子和转子齿位置示意图

这个位置是完全平衡的，转子不会发生旋转。

但实际上，上述完全对齐的状态是不存在的，总有细微的偏差，于是便可能存在转子微偏左微偏右两种情况。假设通电的第一拍，第1极和第3极分别是N和S极，那么：

当转子微偏左时，通电时（A)立即产生一个初始力矩使得转子顺时针旋转（图3（1）），经过一拍的断电，转子在惯性作用下继续顺时针旋转（图3（2））并突破了平衡位置，下一拍电流转向（A-)，第1极对转子产生向左的排斥力，第3极对转子产生向上的吸引力，转子又获得了力矩推动继续顺时针旋转。如此循环往复，电机就转起来了。

图3 启动转子微偏左时，电机的运转过程

同样的原理，转子微偏右时，电机的转子便逆时针转了起来，过程如图4所示。

图4 启动转子微偏右时，电机的运转过程

好了，以上解释了单相通电步进电机转动的机理。其实这就是一个4极的单相电机，转动的机理和单相步进电机一致。只不过现实的单相电机会设计成不均匀的气隙，使得断电时转子天然和定子极产生偏转，从而产生一个固定方向的初始力矩，让电机转起来，而且方向是固定的。但是由于混合式步进电机气隙是均匀的，所以转子偏移方向是随机的，导致转动方向也是随机的。这也就解释了多次通电，电机转动方向随机的现象。

那么我们继续解释其他的现象：

首先，电机低频无法转动。我们发现将信号频率降低至400Hz以下后，电机便只能原地振动。回顾上文中电机在启动过程中，初始力矩将带动转子产生初速度并在惯性作用下突破平衡位置，而接下来一拍，定子极将断电，在这一拍的时间内转子将受到与转动方向相反的力矩（因为转子磁路倾向于向磁阻最小的位置调整），如果这个时间很短（信号频率高），第三拍转子将继续受到与转动方向一致的力矩，因此转动会继续；相反，若信号评率低，第二拍时间长，那么在转换到第三拍之前，转子就被这个反向力矩拉回平衡位置了，从而无法连续旋转，而是在平衡位置处来回振动。

另外，在施加反向力后电机反转。这个现象就很好理解了，在施加反向力使得电机转速下降至0并产生反向初速度后，电机就自然按照反向转动的模式运动了，参考图3和图4两种运动模式。

实操过程中发现了步进电机的一个很有趣的现象，本质是单相步进电机的驱动原理，中间还混杂这一系列混合式步进电机的结构和原理，因吹思婷。

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