混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理

1、混合式步進(jìn)電機(jī)的工作混合H1超電機(jī)率皆通的旗鴇電機(jī)一I,也是由亢子莉狒子枸應(yīng)但是亡的結(jié)樹變比音血的旋轉(zhuǎn)電機(jī)更為度弟.ffi2-i所示為正合式步進(jìn)電機(jī)的三鑲結(jié)*圖.幽?所示為定子叫相北極,鑄子“十七的粕甘式群上電在"本埼物圖轉(zhuǎn)子由抒F族心、翻債砧和旋軸軸蛆成.水破體用窠作為網(wǎng)出41為噩踣曲法舞子鐵心用來明守她，的分命卜握耗軸用小住刀地力打除M普。子鐵心悅（用山體內(nèi)制&H沙子鐵心的外蒯劇上均用的開外許多小齒，在安裝時(shí)兩段轉(zhuǎn)子也;與福廣產(chǎn)小將距隼精精般黑用不導(dǎo)闔的材料制曲,大X敬常用卜然尚.轉(zhuǎn)子分為中段T段轉(zhuǎn)子的噫力就雄轉(zhuǎn)于伐面尋過氣獻(xiàn)E入建于糖心內(nèi)藻.賽為HSL另一段轉(zhuǎn)子的磁力姓

2、船痘子上ffli穿過#（選人轉(zhuǎn)子.林為區(qū)徽.從輔閏上看好于的N頓利強(qiáng)則齒中心竣并不是對(duì)齊的，而是沿軸向相U懵開單個(gè)街竄*定了上均句分存*個(gè)股力唯幅的演餐上R均與分串了5個(gè)小場(chǎng).施子哪硬上的小齒之間的抗樂與轉(zhuǎn)子的小的占距相同.定子上裝有兩相對(duì)秫的財(cái).噓相放量在4干上相起的曲十歸上同的恃爺U(kuò)埋置2-1是畬犬步也3批段比累F*.2-1T5ueJDptcurcofhxbradsicppiigmcitorB2-2工會(huì)式少過電燼從小界為的FlgZ-2Thesmctircafhybridsteppingmcxoc2.2混合式步道電機(jī)的原理2.2.1 混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)沿合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)分為建金參

3、數(shù)和動(dòng)力參數(shù)以卜格分別評(píng)細(xì)介維2種處態(tài)叁數(shù)和動(dòng)態(tài)壽救，(1)海態(tài)參數(shù)相致聲送電機(jī)的繞組續(xù)網(wǎng)的組數(shù).目前較為常見的有兩相.三相、因相步送電機(jī)。和數(shù)不同，運(yùn)行打的步距角也小到間.實(shí)以此用中應(yīng)該隈據(jù)不同的需求來法掙不同和題的步進(jìn)電機(jī).步歷角一控制系統(tǒng)向張動(dòng)也將發(fā)出一個(gè)驅(qū)動(dòng)陳沖信號(hào).步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的角度.拍笠一完成一個(gè)周期性磴場(chǎng)變化所需要的勵(lì)磁腦沖數(shù)，或步進(jìn)電機(jī)鴇過一個(gè)齒距所需要的慚翅欣件數(shù).定位轉(zhuǎn)矩一步進(jìn)電機(jī)在不逸電的情血下,樸尸本身所具備的/定力矩,保特轉(zhuǎn)矩一步送電機(jī)在已經(jīng)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，定于秘住種子所普裝幻特矩保持轉(zhuǎn)矩是步或電機(jī)的立姿當(dāng)教之一,步進(jìn)電機(jī)在僚逑運(yùn)行B、J的舶出料炬按近保持轉(zhuǎn)拜

4、.動(dòng)態(tài)參政步距明精慎一步過電機(jī)運(yùn)行酎的步距角的實(shí)際值與理論值第談差.用百分比可以袤示為！誤差/與和角”00%.失步一步逋電機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際步放與理論步故不相等.這腫現(xiàn)興稱為失抄.失調(diào)角一轉(zhuǎn)子的齒徉線與定子的齒軸線之詞的侑杼角度.大調(diào)角在步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行過程中是不可旭免的.共振點(diǎn)一一步進(jìn)電機(jī)都有一個(gè)固定的共振區(qū)間，一般在50-8Wmm之間.名迎電機(jī)在運(yùn)行時(shí)應(yīng)謀避開共莪僅間222混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理溫合式步逐電機(jī)的，隙戰(zhàn)動(dòng)勢(shì)分為兩郅分，一部分是由轉(zhuǎn)亍永地體產(chǎn)生的觸動(dòng)勢(shì)一部分是由定子統(tǒng)組產(chǎn)生的赳動(dòng)勢(shì)川6在不同的的極下，兩稗謾動(dòng)勢(shì)的合成疔式是不同的,有升利加，破動(dòng)勢(shì)的方向Ml木繞姐中電流方向的變化而變

5、化。如圖2所示的一臺(tái)兩相冕合式步進(jìn)電機(jī)，定子為兩相八極,定干的每個(gè)懶極的報(bào)陵上均勻分布有5個(gè)小街轉(zhuǎn)子上均勻分布有50個(gè)小場(chǎng).當(dāng)定于上任苞一個(gè)數(shù)的小齒名轉(zhuǎn)子的一個(gè)小施的軸線重合時(shí).此時(shí)相兜的定我子的為相互之他正好出開1?4個(gè)齒鄧從圖中可以石出，定了為曲捫燒祖，由王動(dòng)器供給同極性的敢沖，相當(dāng)于生動(dòng)揖格兩相統(tǒng)用提供正負(fù)膿沖在牯子上反有磁妖或定于境里不遮電的情況下,強(qiáng)干不會(huì)產(chǎn)生持短，步進(jìn)電機(jī)不會(huì)潔動(dòng).只有在轉(zhuǎn)子的水出體和定于速電繞組的缺間作用F.特f才會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)才會(huì)旋轉(zhuǎn)起來，當(dāng)定產(chǎn)的各相繞蛆漫布速電時(shí)，、陳中的磁動(dòng)勢(shì)只軀下轉(zhuǎn)于永磁體產(chǎn)生的碓動(dòng)勢(shì).如祟電機(jī)的結(jié)構(gòu)是完全對(duì)稱的，那么注定了的名

6、相展組沒有通電的情幾下定子每個(gè)破出下的破功勢(shì)則完仝相等，步道電機(jī)的電破轉(zhuǎn)建為零.泯合式步進(jìn)電機(jī)可以采用不同的通電方式運(yùn)行，常見的ifi電方式有單四扣、雙四柏、單雙八拍等.哥采用單相通電方式時(shí)，例如當(dāng)八相燒組通電封，轉(zhuǎn)子的平衡位置如圖23所示.此時(shí)定子的盥極上有一羋是有颼勢(shì)即1357板花仁的極性分別為NSNS每兩個(gè)相翎的定子跟板問夾的齒距較為5086M/%如果依子向右偏離了一定的角度.則定轉(zhuǎn)了的相對(duì)位置及轉(zhuǎn)子的特建方向如剖27所示,從田中可以看出，在不同磁極下轉(zhuǎn)炬的方向是一致的，作用的方向都是使轉(zhuǎn)產(chǎn)運(yùn)行到平衡位置這是因?yàn)樵陔姍C(jī)的西端.定子的極性是相同的而轉(zhuǎn)子的極性是相反的.但是定于如轉(zhuǎn)子之間相互

7、揩開了1/4個(gè)齒踐，所以當(dāng)聶子儡離了平衡位置后拈子兩用的料地方向卻是相同的.同時(shí)可以得出以下結(jié)論.源合式步進(jìn)電機(jī)的擔(dān)子運(yùn)行到平衡位置時(shí)，核性相反的定勒子的極卜型最大.而極性相詞的定轉(zhuǎn)子的很下56導(dǎo)地小IS23人相遇電時(shí)修土的5倒依五Fig2-3lliebalajvcepwil'wnofroiorM>hCTApha&eeteetneilyM一甫丁一畝T/鳳j_n_眄;凡圖24轉(zhuǎn)手U右時(shí)的轉(zhuǎn)笈力協(xié)BlHg2-4Ihelorquedirectionwhenrotexturntoright當(dāng)定f的各相境組按ARCD.頓序輪流為電燈跳班每改交一次建電狀態(tài).4子延港轉(zhuǎn)知的方向運(yùn)行】發(fā)

8、個(gè)齒距.印360"（4"。）1.8當(dāng)定干曉例按單A拍.雙四拍和單八拍方式通電時(shí).燒鋁每改變一次通電軟態(tài).轉(zhuǎn)子運(yùn)行的角度分別為1.8。-0.肥繞組琢改變一次逋電狀態(tài)。狀，就相應(yīng)的運(yùn)行個(gè)步距用，當(dāng)境組的®41狀態(tài)技照媽電方式情壞改變一次后.出了就運(yùn)行個(gè)位距由2.3 混合式步進(jìn)電機(jī)的通電方式/更電機(jī)有三線式.五線式和六線式,但它們的拽制方式卻是相同的部要以脈沖傳弓也流來艱動(dòng).如柒步道電機(jī)每鬼的周折要200個(gè)膚沖信m來驅(qū)動(dòng).則可以計(jì)笄山每個(gè)飄動(dòng)H沖信號(hào)能使步送電機(jī)前道38FNKM%其大行的角度與脈沖的個(gè)收成正比關(guān)系.羅道電機(jī)的正、反痣由彈動(dòng)陳沖的賺序來控制.如國24所示為

9、一色兩和四法就步進(jìn)電機(jī)的等效電路圖它有4條助醵信號(hào)段AA-,B一B-,通過這3條財(cái)赳信號(hào)或給芳港電機(jī)發(fā)出一定順序的必動(dòng)脈沖電比佶號(hào)就可以使步迸電機(jī)運(yùn)行起來.每給一個(gè)煙動(dòng)版沖信燈,步進(jìn)電機(jī)就運(yùn)行一個(gè)步距角,各出繞娟的通電狀態(tài)循環(huán)改變一次后.步進(jìn)把機(jī)就運(yùn)行一個(gè)齒距.冕27品令鬼/it電機(jī)的子數(shù)電不印F粵2-5Theequivalent<IcctfkalpictureofhybridMeppvigmotor混合式步巡電機(jī)的通電方式有全步通電和半步酒電兩腫.對(duì)兩招火線混合式步進(jìn)電機(jī),全步港電又可以分為單四拍和雙四拍；半步通電又可以稱為單雙八拍."華”是指每次只有一相繞組導(dǎo)通,“為r是指

10、班次有兩相繞組同時(shí)導(dǎo)通：“四柏”是折繞組的通電方式短循環(huán)一次需蓼換和四次，“八拍”是指繞繃的通電方式每漏環(huán)一次需耍換例八次.以下以兩棉四線混合式步送電機(jī)為例分別介用這三片通電方式.(1>單四拈通電一在任意一個(gè)瞬間.步進(jìn)電機(jī)的境微只有一情線圈通電.持制器每發(fā)出一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào),走進(jìn)電機(jī)就運(yùn)行一個(gè)步即角.這種通電方式的特點(diǎn)是，控制忖度高.能耗低.但輸出轉(zhuǎn)矩較小.振動(dòng)較大.表31和圖36所示力步進(jìn)電機(jī)的四拍正特時(shí)的各相燒組通電喚序&和電壓笠形圖。如果指要控制步進(jìn)電機(jī)反特,則技相反的順序給各出繞組通電即可.圖中“廣友示“ON、“CT表示"OFf.A2-1單四犯通電意序人Tdbk

11、2I1加e辰mealor<Jerofsingle&beatsSTEPM1>A-B-1100Q2010030010000二TJIRTUWJL192.6強(qiáng)0#通七酎衲分柯龜原凌好Pig16Thewruhgcwaveformofsangle4bents(2)雙四拍通電在任建一個(gè)瞬間.步進(jìn)電機(jī)的繞組有兩個(gè)相線圖同時(shí)通電.控祝器年發(fā)射一今更動(dòng)欣沖信號(hào),步進(jìn)電M航運(yùn)行一個(gè)抄此角.這種通電方式的掙點(diǎn)是看出樸矩較大.振動(dòng)較小.表然2和圖2-7所示為步進(jìn)電機(jī)雙網(wǎng)拍正轉(zhuǎn)時(shí)的令相繞組通電順序表和電壓波形圖.A2-2從口角電電聯(lián)月ATable?2Thectectncalorderofdouble4

12、bwus加/_rmuuwwi_fi2-7MD拉通電時(shí)的缶T電A注廢F027T7kwavefomofdouVk§bsb什）中雙八拍一或嗣的通電方式為一相和二相文哲5通.如果在某一時(shí)刻有一和繞出導(dǎo)，那么下一時(shí)刻就存兩相曉旭同時(shí)與通.以此婚環(huán).控制器每發(fā)出個(gè)膽動(dòng)脈沖信號(hào).步進(jìn)電機(jī)就運(yùn)行172個(gè)步距角.這種通電方式的特點(diǎn)是：控制林度高、運(yùn)行平改性好，因此應(yīng)用較為廣泛.表22和圖28所示為步進(jìn)電機(jī)單就八拍正拈時(shí)的各相繞機(jī)通電順序友利電里被膨圖，A2-1單版人/抗電修42Tablc'2-JTheelectrica!orderofsmgleanddouble8beatsSTEPA-13A-

13、B-1Q0Q211003010040110500106001J7000161001小沖nruirLnjwLR圖2-»隼從八依工電葉的各相電區(qū)*冷Fg2-8Thevohascavcfcnnofsingleanddouble8beats以上是兩相步迸電機(jī)的三種通電方式.用產(chǎn)通電方式運(yùn)行時(shí)的控制精度和平期性就不一樣,實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該選并合適的通電方式給人進(jìn)電機(jī)的繞組供電.2.4 混合式步進(jìn)電機(jī)的教學(xué)校里2.4.1 電星和科博的推號(hào)本課題選用兩相混自式步迸啦機(jī)作為歷究對(duì)象，該班機(jī)的定子林書網(wǎng)對(duì)橫,H磁路的簡化模型如圖2月所示.前面提到過混合式加進(jìn)電機(jī)的氣除微動(dòng)彈介為兩部分：一部分是由巖子水阻體

14、產(chǎn)生的出動(dòng)外：一部分是由定于婕組產(chǎn)生的破動(dòng)勢(shì)，為了推行方便.此模型劃咯了定子各個(gè)假之間的溫破以及轉(zhuǎn)手成配體上的湖里這腫方法不會(huì)對(duì)電機(jī)的分析產(chǎn)生結(jié)論性的影響.82-9瑪柏顯得式多遑色加防化總結(jié)或壁FK2-9Themagneticcrcuilmodelof2。phweshyhriJstepp-rgmior在電機(jī)定了的八個(gè)極中,沿野心對(duì)稱的兩個(gè)板足網(wǎng)-和能，它們的通電秋志是完全相同的.因此，我們可以將這八個(gè)模石戌足四對(duì)極.加圖29所示，年，外，5分別為定于線組四對(duì)板上的世勢(shì),它們的大小白統(tǒng)絹的電流大小.現(xiàn)紇圈的印.數(shù)決定.它W的方向由跣組線的中的電流的方向決定；人一八人。分即為轉(zhuǎn)子（I）段鐵心上對(duì)應(yīng)

15、的各對(duì)極的齒層磁導(dǎo),仆,2A1A旬分別為轉(zhuǎn)子CII）及鐵心上對(duì)應(yīng)的各對(duì)極的齒層磁導(dǎo)A.為尊子永電體的磁導(dǎo).門，為轉(zhuǎn)子永電體的逮務(wù)”以.極的Mi中心淺作為傳子伸置用的多考點(diǎn)，精子所在的位55用轉(zhuǎn)手的近中心淺至.參考點(diǎn)的夾角來瓦示.為了請(qǐng)舞方便，忽躋磅舊函數(shù)的2次及以上次數(shù)的諧波分量,S過妓性分析后可以得出（I）段鐵心告?zhèn)€極的齒層破導(dǎo)I為：(八產(chǎn)人廣AjGosdA”人電Acos(090.)A°八3n。.(2*1)Ac|=)*+ACos(4|gO)八0-AjCosOA«n三AA|COS(0-27O')=A。-ASin°將I段鐵心的位置移動(dòng)1/2個(gè)齒距角便可以錦到

16、<11)段鐵心的位胃,經(jīng)過錢性分析后可以將出(】”段鐵心各個(gè)極的齒層熱號(hào)為：fM«Ao-Alcos0A”=A©一人sintf<'八42-2A715sAe八mcost/L人力三人6十人"畝0式中，Ao為兩個(gè)極的次層磁導(dǎo)的平均分fil:八為兩個(gè)版的齒層超導(dǎo)的基波分量.C1)定利于互愿的推討當(dāng)定子繞匆線制中的電流為零時(shí)，定子繞維沒有助燃作用,定廣繞組各時(shí)極的心分JFb.E.吊都為號(hào)，此時(shí)只有轉(zhuǎn)子的木叱體作為電機(jī)眠路的勵(lì)返源勵(lì)磁，可以求用永磁體的遮通力：(2-3)令2uA力(2A0+A.).則中.2人人“.人表不外做法的蜓R舜系數(shù).當(dāng)茸子永磁體的破明為

17、零時(shí).即當(dāng)A.T9,*.r0時(shí).永娥竹的他用以相當(dāng)于全部加在外部碘班上：實(shí)際上七小于】.外部甜路的磁玨呼為乙匕,外陸破潞的磴號(hào)為2八0定于坎心4條支路的底導(dǎo)為4A。，定子鐵心4條支段的磋壓降為T&E，因此，定了蛛心4條支路各自的褪通分別為：e1HA|8s<9>%二丸J(A。*Agin6)1(2.4)%JJ(A。A/osO)l中力0=g*.匕(八。-人/訪6)L中.二1木五式八6-A|COS0）Ra吁;M:（AA）smd）A.（2.5）牝卻=-q*/k（AA|3s6）Igj"-；&R（Ao+AISin°）兒N去小建千粒心上祗個(gè)檄的堂堀戊劇的克敢根也

18、燒組線圈的統(tǒng)向及連接力大.可以求得A.B兩相戰(zhàn)組的總6£的m為：（="件川+中執(zhí)-功加一電加），:2匕2NA|CoM=“一町4_Q>（36）y2%/lNA，ir）e加果篇/于水電體嚀效或一個(gè)勵(lì)電統(tǒng)姐.今貝線圈的匝效為則財(cái)以電源為m，可以上科定轉(zhuǎn)子的互!s為;.W.«2kAC.VA.sintf«jR!9IMl少2%w人co"C2-7)C2）燒組自感及可寫的推導(dǎo)當(dāng)定下繞組只有一相通電時(shí)，例如乙=/，%=0,可以計(jì)日出A，口通電境機(jī)的日感及對(duì)B相繞沮的五購當(dāng)乙二八jJO時(shí)，各相繞組的磴分為,入&£一即=心夠心乃產(chǎn)丹°

19、C2-8)在是子繞組的磁勢(shì)作用下.可以求婷當(dāng)A和繞繃通電時(shí)轉(zhuǎn)子火破弊的磁通臺(tái)為:n4壯認(rèn)加人)4j*f0=?k.N【Rcos。(2-9)吊尸表示定于磁通在爐于永獨(dú)體支部卜產(chǎn)牛的破幣牌.則:尸二1,也二iAn/co§82NmA2A.2A。十A.Aj2A.十人.IW；可4求得A相繞機(jī)的通電電近在各交路產(chǎn)生的磁通為,當(dāng)($=")時(shí)sCVZ-l./V/cosA,<N/A*/WCO£JA,2f®lr=kA7cas4/A.當(dāng)UM時(shí)I9”A拊線館的自破法加%N(%jRL-eg)=4N"(Z-與A劌8s動(dòng)A川談組對(duì)B相繞組的ktffilZj：的uN(&l

20、t;%j©必一中小-中q)=-2卜招"sin20A國繞組的自感為:A.=，=M4-2&A)-2A.N)'cosieA出繞組對(duì)R相統(tǒng)組的勺思為；“產(chǎn)孕=-2匕”人尸山乃B吊繞組的自感為N4夕,牛，VGA©2工人J,A|cos2l9B由緩妣對(duì)人根垃組的互感為4”弘-2(N'A)sin2ff小C2.10)C2-ll>C2-12)(2-B)Q-M)(2.15)(2-ifr)(2-17)(2-18)(2-19)(n自制及互感的簡化公式令%一編A).2%則日感及互感的簡化公式為,(2.20)4。13cos20%=k+kCOS2。Ac£=

21、-/*口2。2.4.2 轉(zhuǎn)距和我劫方租的懵號(hào)(1)轉(zhuǎn)爐方程根翻混合式步進(jìn)電機(jī)的氣隙磁動(dòng)臥山的部分組成，可以得*混合式力逃亳機(jī)的電國轉(zhuǎn)柜也懸由兩部分拆成皿，分別是定子繞坦當(dāng)電后的型動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的感應(yīng)妹地73水退體出動(dòng)勢(shì)F.和定子繞蛆電流/所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)共同作用而產(chǎn)生的東碳轉(zhuǎn)府匚.當(dāng)定了統(tǒng)組有一加通電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的磁能為：尸C2.2I)式中L去示曲進(jìn)電機(jī)的燒緞電感，/表示饒過定于境赳的電流.當(dāng)定子境姐”兩機(jī)同時(shí)地電時(shí).山下兩相通電班組之同存在互生的作用,所以電爪的雷應(yīng)城兜為：C322)式中表示小選電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)，2”未小步達(dá)電機(jī)定子繞組的白礴，2“我示步進(jìn)電機(jī)定干統(tǒng)組的豆柳.兒子的啰底轉(zhuǎn)出為：J"巾心必弘,5劃dof*2026a023。'to案將水送體建立的磁場(chǎng)等效成轉(zhuǎn)子電流人助磁所產(chǎn)生的燃場(chǎng).可用：C2-24)式中：/為永剛體的等效勵(lì)把電流，時(shí)2、H.為定子的八、B相境組與水電體等效磁場(chǎng)的互尊.因?yàn)?；=%十，所以可得步進(jìn)電機(jī)的電磁料短為:"咱線"片鬻+丸鬻J