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感應子式步進電機工作原理

信息發布來源:直線步進電機供應商振合機電

(一)反應式步進電機原理

  由于反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。

  1、結構:

  電機轉子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個勵磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,(相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示),即A與齒1相對齊,B與齒2向右錯開1/3て,C與齒3向右錯開2/3て,A’與齒5相對齊,(A’就是A,齒5就是齒1)

  2、旋轉:

  如A相通電,B,C相不通電時,由于磁場作用,齒1與A對齊,(轉子不受任何力以下均同)。如B相通電,A,C相不通電時,齒2應與B對齊,此時轉子向右移過1/3て,此時齒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應與C對齊,此時轉子又向右移過1/3て,此時齒4與A偏移為1/3て對齊。如A相通電,B,C相不通電,齒4與A對齊,轉子又向右移過1/3て這樣經過A、B、C、A分別通電狀態,齒4(即齒1前一齒)移到A相,電機轉子向右轉過一個齒距,如果不斷地按A,B,C,A……通電,電機就每步(每脈沖)1/3て,向右旋轉。如按A,C,B,A……通電,電機就反轉。

  由此可見:電機的位置和速度由導電次數(脈沖數)和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。

  不過,出于對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導電狀態,這樣將原來每步1/3て改變為1/6て。甚至于通過二相電流不同的組合,使其1/3て變為1/12て,1/24て,這就是電機細分驅動的基本理論依據。

  不難推出:電機定子上有m相勵磁繞阻,其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制——這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機,出于成本等多方面考慮,市場上一般以二、三、四、五相為多。

  3、力矩:

  電機一旦通電,在定轉子間將產生磁場(磁通量Ф)當轉子與定子錯開一定角度產生力F與(dФ/dθ)成正比S其磁通量Ф=Br*SBr為磁密,S為導磁面積F與L*D*Br成正比L為鐵芯有效長度,D為轉子直徑Br=N·I/RN·I為勵磁繞阻安匝數(電流乘匝數)R為磁阻。

  力矩=力*半徑

  力矩與電機有效體積*安匝數*磁密成正比(只考慮線性狀態)因此,電機有效體積越大,勵磁安匝數越大,定轉子間氣隙越小,電機力矩越大,反之亦然。

  (二)感應子式步進電機

  1、特點:

  感應子式步進電機與傳統的反應式步進電機相比,結構上轉子加有永磁體,以提供軟磁材料的工作點,而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能,因此該電機效率高,電流小,發熱低。因永磁體的存在,該電機具有較強的反電勢,其自身阻尼作用比較好,使其在運轉過程中比較平穩、噪音低、低頻振動小。

  感應子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行,也可以作二相運行。(必須采用雙極電壓驅動),而反應式電機則不能如此。例如:四相,八相運行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍運行方式.不難發現其條件為C=,D=.

  一個二相電機的內部繞組與四相電機完全一致,小功率電機一般直接接為二相,而功率大一點的電機,為了方便使用,靈活改變電機的動態特點,往往將其外部接線為八根引線(四相),這樣使用時,既可以作四相電機使用,可以作二相電機繞組串聯或并聯使用。

  2、分類

  感應子式步進電機以相數可分為:二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號(電機外徑)可分為:42BYG(BYG為感應子式步進電機代號)、57BYG、86BYG、110BYG、(國際標準),而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內。


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