步進電機工作原理

2021-03-04 02:23:47 字數 2811 閱讀 3107

步進電動機是一種將電脈衝訊號轉換成機械位移的機電執行元件元件。。每當乙個脈衝訊號施加於電機的控制繞組時每當乙個脈衝訊號施加於電機的控制繞組時,,其轉軸就轉過乙個固定的角度(步距角),),順序連續地發給脈衝順序連續地發給脈衝順序連續地發給脈衝,,則電機軸一步接一步地運轉。

一、步進電機結構

圖1 步進電機結構圖

1:按工作原理分

反應式反應式、、永磁式永磁式、、混合式混合式((hybrid )三種三種。。

(1)、反應式步進電動機反應式步進電動機::轉子鐵芯用矽鋼片或是軟磁性材料做成做成,,沒有勵磁繞組沒有勵磁繞組;;

(2)、永磁式步進電動機永磁式步進電動機::轉子鐵芯是用永久性磁鐵做的轉子鐵芯是用永久性磁鐵做的,,沒有勵磁繞組有勵磁繞組。。

(3)、混合式步進電機混合式步進電機::混合式步進電機綜合了反應式了反應式、、永磁式步進電動機兩者的優點式步進電動機兩者的優點,,它的步距角小它的步距角小,,出力大出力大,,動態效能好能好,,是目前效能最高的步進電動機是目前效能最高的步進電動機。。它有時也稱作永磁感應子式步進電動機應子式步進電動機。。

二、步進電機的分類

2:按輸出轉矩大小分按輸出轉矩大小分::

快速步進電機(輸出扭矩輸出扭矩0.07~4n.m 0.07~4n.m 0.07~4n.m)),可控制小型精密工具機的工作台型精密工具機的工作台;;

功率步進電機(輸出扭矩輸出扭矩5~40n.m 5~40n.m 5~40n.m),),),可直接驅可直接驅動工具機移動部件。

3:按勵磁相數分有二按勵磁相數分有

二、、三、

四、五、

六、八相等八相等。。

四、步進電動機的通電方式步進電動機的通電方式((以三相步進電機為例以三相步進電機為例))

1. 1. 單相通電方式單相通電方式單相通電方式::

「單」指每次切換前後只有一相繞組通電指每次切換前後只有一相繞組通電。。正轉正**:a -b -c-ac-a時時,轉子按順時針方向一步一步轉動轉子按順時針方向一步一步轉動。。

反轉反**:a時時,轉子按逆時針方向一步一步轉動轉子按逆時針方向一步一步轉動。。

3. 3. 單單、雙拍工作方式:單雙兩種通電方式的組合應用正轉正**:a -ab ab--b -bc bc--c -ca ca--a

反轉反**:a -ac ac--c -cb cb--b -ba ba--a

2. 2. 雙拍工作方式雙拍工作方式雙拍工作方式::「雙」是指每次有兩廂繞組通電是指每次有兩廂繞組通電。。正轉正**:ab ab--bc bc--ca ca--ab

反轉反**:ac ac--cb cb--ba ba--ac

對於上述三相反應式步進電機對於上述三相反應式步進電機,,其執行方式有單三拍單三拍、、單雙拍及雙三拍等通電方式單雙拍及雙三拍等通電方式。。

「單」、「雙」、「拍」的意思是的意思是::「單」是指每次切換前後只有一相繞組通電換前後只有一相繞組通電,,「雙」就是指每次有兩相繞相通電兩相繞相通電;;而從一種通電狀態轉換到另一種通電狀態就叫做一「拍」。

「相」指步進電機定子繞組的對數

當a 相繞組通以直流電流時相繞組通以直流電流時,,根據電磁學原理,便會在便會在aa aa aa方向上產生一磁場方向上產生一磁場方向上產生一磁場,,在磁場電磁力的作用下力的作用下,,吸引轉子吸引轉子,,使轉子的齒與定子使轉子的齒與定子aa aa 磁極上的齒對齊磁極上的齒對齊。。若a 相斷電相斷電,,b 相通電相通電,,這時新的磁場其電磁力又吸引轉子的兩極與新的磁場其電磁力又吸引轉子的兩極與bb bb bb磁極磁極齒對齊齒對齊,,轉子沿順時針轉過轉子沿順時針轉過606060°°。通常通常,,步進電機繞組的通斷電狀態每改變一次電機繞組的通斷電狀態每改變一次,,其轉子轉過的角度稱為步距角稱為步距角。。

圖示步進電機的步距角等於角等於606060°°。如果控制線路不停地按如果控制線路不停地按a a →b →c →a …的順序控制步進電機繞組的通斷電序控制步進電機繞組的通斷電,,步進電機的轉子便不停地順時針轉動子便不停地順時針轉動。。若通電順序改為若通電順序改為a a →c →b →a …,同理同理,,步

進電機的轉子將逆時針不停地轉動進電機的轉子將逆時針不停地轉動。。

三相三拍通電方式

圖中的步進電機圖中的步進電機,,定子仍是定子仍是a a a ,,b b ,,c 三相三相,,每相

兩極兩極,,但轉子不是兩個磁極而是四個但轉子不是兩個磁極而是四個。。當a 相通電

時,是1和3極與極與a a 相的兩極對齊相的兩極對齊,,很明顯很明顯,,當a 相斷電相斷電、、

b 相通電時相通電時,,2和4極將與極將與b b 相兩極對齊相兩極對齊。。這樣這樣,,在三相

三拍的通電方式中三拍的通電方式中,,步距角等於步距角等於303030°°。

還有一種三相六拍的通電方式還有一種三相六拍的通電方式,,它的通電順序是它的通電順序是::

順時針為順時針為a a a →→ab ab →→b b →→bc bc →→c c →→ca ca →→

a …;逆時針為逆時針為a a a →→ac ac →→c →c

b cb →→b b →→ba

→a …。若以三相六拍通電方式工作若以三相六拍通電方式工作,,當a 相通電轉為

a 和b 同時通電時同時通電時,,轉子的磁極將同時受到轉子的磁極將同時受到a a 相繞組產

生的磁場和生的磁場和b b 相繞組產生的磁場的共同吸引相繞組產生的磁場的共同吸引,,轉子的

磁極只好停在磁極只好停在a a 和b 兩相磁極之間兩相磁極之間,,這時它的步距角等

於1515°°。當由當由a a 和b 兩相同時通電轉為兩相同時通電轉為b b 相通電時相通電時,,轉

子磁極再沿順時針旋轉子磁極再沿順時針旋轉151515°°,與b 相磁極對齊相磁極對齊。。其餘

依此類推依此類推。。採用三相六拍通電方式採用三相六拍通電方式,,可使步距角縮小

一半一半。。

步進電機工作原理

摘要 隨著工業的快速發展。在當今的生活生產中,人們對電動機這門學科的知識需要有足夠的了解。而步進電動機是系統中的執行元件,在機電一體化產品中有著關鍵作用,大量使用在各行各業自動化控制系統裡。隨著數控技術的發展,在各個國民經濟領域中對步進電動機的需求日益增多。關鍵詞 步進電動機 工作原理 反應式步進電...

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