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步进电机的工作原理

时间:2014-11-13 08:50来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。图3是一种最简单的反应式步进电机,下面以它为例来说明步进电机的工作原理。 图3(a)中,当A相绕组通以直流电流时,根据电磁学原理,便会在AA方向上产生一磁场,在磁场电磁力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定

步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。图3是一种最简单的反应式步进电机,下面以它为例来说明步进电机的工作原理。 本文来自www.eadianqi.com

图3(a)中,当A相绕组通以直流电流时,根据电磁学原理,便会在AA方向上产生一磁场,在磁场电磁力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定子AA磁极上的齿对齐。若A相断电,B相通电,这时新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB磁极齿对齐,转子沿顺时针转过60°。通常,步进电机绕组的通断电状态每改变一次,其转子转过的角度 称为步距角。因此,图3(a)所示步进电机的步距角 等于60°。如果控制线路不停地按A→B→C→A…的顺序控制步进电机绕组的通断电,步进电机的转子便不停地顺时针转动。若通电顺序改为A→C→B→A…,同理,步进电机的转子将逆时针不停地转动。

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图1 五定子径向分相反应式伺服

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步进电机结构原理图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图2 一段定子、转子及磁回路 本文来自www.eadianqi.com

上面所述的这种通电方式称为三相三拍。还有一种三相六拍的通电方式,它的通电顺序是:顺时针为A → AB → B → BC → C → CA → A … ;逆时针为A → AC → C→ CB → B → BA →A…。 本文来自www.eadianqi.com

若以三相六拍通电方式工作,当A相通电转为A和B同时通电时,转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引,转子的磁极只好停在A和B两相磁极之间,这时它的步距角 等于30°。当由A和B两相同时通电转为B相通电时,转子磁极再沿顺时针旋转30°,与B相磁极对齐。其余依此类推。采用三相六拍通电方式,可使步距角 缩小一半。

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图3 步进电机工作原理图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

图3(b)中的步进电机,定子仍是A ,B ,C三相,每相两极,但转子不是两个磁极而是四个。当A相通电时,是1和3极与A相的两极对齐,很明显,当A相断电、B相通电时,2和4极将与B相两极对齐。这样,在三相三拍的通电方式中,步距角 等于30°,在三相六拍通电方式中,步距角 则为15°。

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综上所述,可以得到如下结论:

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(1) 步进电机定子绕组的通电状态每改变一次,它的转子便转过一个确定的角度,即步进电机的步距角 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(2) 改变步进电机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向随之改变;

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(3) 步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快,其转子旋转的速度越快,即通电状态的变化频率越高,转子的转速越高; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(4) 步进电机步距角 与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关,可用下式表示: 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(5--1) 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

式中m相m拍时,k=1;m相2m拍时,k=2;依此类推。

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对于图1所示的单定子、径向分相、反应式伺服步进电机,当它以三相三拍通电方式工作时,其步距角为 本文来自www.eadianqi.com

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若按三相六拍通电方式工作,则步距角为

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