(一)反應(yīng)式原理
由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。
1、結(jié)構(gòu):
電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/3て、2/3て,(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示),即a與齒1相對(duì)齊,b與齒2向右錯(cuò)開1/3て,c與齒3向右錯(cuò)開2/3て,a’與齒5相對(duì)齊,(a’就是a,齒5就是齒1)
2、旋轉(zhuǎn):
如a相通電,b,c相不通電時(shí),由于磁場(chǎng)作用,齒1與a對(duì)齊,(轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同)。如b相通電,a,c相不通電時(shí),齒2應(yīng)與b對(duì)齊,此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3て,此時(shí)齒3與c偏移為1/3て,齒4與a偏移(て-1/3て)=2/3て。如c相通電,a,b相不通電,齒3應(yīng)與c對(duì)齊,此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て,此時(shí)齒4與a偏移為1/3て對(duì)齊。如a相通電,b,c相不通電,齒4與a對(duì)齊,轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て這樣經(jīng)過a、b、c、a分別通電狀態(tài),齒4(即齒1前一齒)移到a相,電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距,如果不斷地按a,b,c,a……通電,電機(jī)就每步(每脈沖)1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按a,c,b,a……通電,電機(jī)就反轉(zhuǎn)。
由此可見:電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。
不過,出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用a-ab-b-bc-c-ca-a這種導(dǎo)電狀態(tài),這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合,使其1/3て變?yōu)?/12て,1/24て,這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。
不難推出:電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻,其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī),出于成本等多方面考慮,市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。
3、力矩:
電機(jī)一旦通電,在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)(磁通量ф)當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力f與(dф/dθ)成正比 s 其磁通量ф=br*s br為磁密,s為導(dǎo)磁面積 f與l*d*br成正比l為鐵芯有效長(zhǎng)度,d為轉(zhuǎn)子直徑 br=n·i/r n·i為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)(電流乘匝數(shù))r為磁阻。
力矩=力*半徑
力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比(只考慮線性狀態(tài))因此,電機(jī)有效體積越大,勵(lì)磁安匝數(shù)越大,定轉(zhuǎn)子間氣隙越小,電機(jī)力矩越大,反之亦然。
(二)感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)
1、特點(diǎn):
感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比,結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體,以提供軟磁材料的工作點(diǎn),而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能,因此該電機(jī)效率高,電流小,發(fā)熱低。因永磁體的存在,該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì),其自身阻尼作用比較好,使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。
感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行,也可以作二相運(yùn)行。(必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)),而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。例如:四相,八相運(yùn)行(a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a)完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為c=,d=.
一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致,小功率電機(jī)一般直接接為二相,而功率大一點(diǎn)的電機(jī),為了方便使用,靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn),往往將其外部接線為八根引線(四相),這樣使用時(shí),既可以作四相電機(jī)使用,可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。
2、分類
感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以相數(shù)可分為:二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號(hào)(電機(jī)外徑)可分為:42byg(byg為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào))、57byg、86byg、110byg、(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)),而像70byg、90byg、130byg等均為國(guó)內(nèi)。










