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什么是步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)是什么工作原理

導(dǎo)讀現(xiàn)在很多實(shí)驗(yàn)都在使用步進(jìn)電機(jī),那么今天為大家講講什么是步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)是什么工作原理。材料/工具步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn),而步進(jìn)電動(dòng)卻是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的,故叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖沖信號(hào),該電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過一定的角度(有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以直接輸出線位移,稱為直線電動(dòng)機(jī))。因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移)的執(zhí)行元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布,定子上嵌有多相星形連接的控制繞組,由專門電源輸入電脈沖信號(hào),每輸入一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步。由于輸入的是脈沖...
現(xiàn)在很多實(shí)驗(yàn)都在使用步進(jìn)電機(jī),那么今天為大家講講什么是步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)是什么工作原理。

材料/工具

步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)

一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn),而步進(jìn)電動(dòng)卻是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的,故叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖沖信號(hào),該電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過一定的角度(有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以直接輸出線位移,稱為直線電動(dòng)機(jī))。因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移)的執(zhí)行元件。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布,定子上嵌有多相星形連接的控制繞組,由專門電源輸入電脈沖信號(hào),每輸入一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步。由于輸入的是脈沖信號(hào),輸出的角位移是斷續(xù)的,所以又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。

隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用將逐漸擴(kuò)大。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多,按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和激勵(lì)式兩種;按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。

工作原理

單三拍通電方式的基本原理設(shè)A相首先通電(B、C兩相不通電),產(chǎn)生A-A′軸線方向的磁通,并通過轉(zhuǎn)子形成閉合回路。這時(shí)A、A′極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場(chǎng)的作用下,轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置,也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對(duì)齊A、A′極的位置(圖2a);接著B相通電(A、C兩相不通電),轉(zhuǎn)了便順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30°,它的齒和C、C′極對(duì)齊(圖2c)。不難理解,當(dāng)脈沖信號(hào)一個(gè)一個(gè)發(fā)來時(shí),如果按A→C→B→A→?的順序通電,則電機(jī)轉(zhuǎn)子便逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種通電方式稱為單三拍方式。

六拍通電方式的基本原理設(shè)A相首先通電,轉(zhuǎn)子齒與定子A、A′對(duì)齊(圖3a)。然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相。這時(shí)定子B、B′極對(duì)轉(zhuǎn)子齒2、4產(chǎn)生磁拉力,使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),但是A、A′極繼續(xù)拉住齒1、3,因此,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個(gè)磁拉力平衡為止。這時(shí)轉(zhuǎn)子的位置如圖3b所示,即轉(zhuǎn)子從圖(a)位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過了15°。接著A相斷電,B相繼續(xù)通電。這時(shí)轉(zhuǎn)子齒2、4和定子B、B′極對(duì)齊(圖c),轉(zhuǎn)子從圖(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖3d所示。這樣,如果按A、AB、B、BC、C、CA、A?的順序輪流通電,則轉(zhuǎn)子便順時(shí)針方向一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng),步距角15°。電流換接六次,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子前進(jìn)了一個(gè)齒距角。如果按A、AC、C、CB、B、BA、A?的順序通電,則電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種通電方式稱為六拍方式。細(xì)分:在A相通電后,B相不完全通電,可通過控制B相線圈的電流大小而達(dá)到旋轉(zhuǎn)角度的目的。

雙三拍通電方式的基本原理如果每次都是兩相通電,即按A、B→B、C→C、A→A、B→?的順序通電,則稱為雙三拍方式,從圖3b,和圖3d可見,步距角也是30°。因此,采用單三拍和雙三拍方式時(shí)轉(zhuǎn)子走三步前進(jìn)了一個(gè)齒距角,每走一步前進(jìn)了三分之一齒距角;采用六拍方式時(shí),轉(zhuǎn)子走六步前進(jìn)了一個(gè)齒距角,每走一步前進(jìn)了六分之一齒距角。因此步距角θ可用下式計(jì)算: θ=360°/Zr×m式中Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù);m是運(yùn)行拍數(shù)。一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最常見的步距角是3°或1.5°。由上式可知,轉(zhuǎn)子上不只4個(gè)齒(齒距角90°),而有40個(gè)齒(齒距角為9°)。為了使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對(duì)齊,兩者的齒寬和齒距必須相等。因此,定子上除了6個(gè)極以外,在每個(gè)極面上還有5個(gè)和轉(zhuǎn)子齒一樣的小齒。

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