混合式步进电机的工作原理

1、混合式步进电机的工作原理作者:日期:爲订比巧诃和叮魯血也衣时电丁一扒血站由工i：*r轉于珂応 啊是它）寫讷 比普通的页轄电机更为飯束*B9 24所示为湿合貳歩进电机的三雜焙脚圏2-2所示 为崖子购和八植，牌子加十歯曲棍合式步i&电机基本靖构图转予由转子弦心.起错 丘和血甥讪割城，水他依用素擁削atui为確滞衢雄转f饥心足来引寻蛰研的刘仏 G 脚叩It:丁心的准出醤乩H T佻D战廉那伸片制威征H ;1：:I.的外脚热 上均匀的开有许多小齿，在安狀时两段转孑儘功尊窗开半牛悔嶷.握转轴一Itt采用不导碣的材料嘟咸，大參象采用不粉亂转于分舟两BL -KH子的瞬力钱沿转于霁海肆过 气轉灌入健子矮心阳9C

2、暮岛N fit；另一毀無子的磁力堆給定子曩商穿过*U遊人转子, 幕为E GL曲伺上看轩于的N9 M谢坤也輪井耶是对齐的M是沿轴珂抬直JMHtfe豎宦子上均匀分和虚牛仪祗,郎仆更摄的（Hit上只均勾分畜了5牛欢tfi,世于障枫上的小齒之何晦拔距与棘予的b齿板距柜同*定子匕莪商丽朋耳称的彌 tt 甲奴胃在述子t拘裂的關个火己刃冏椅乍：蒔于 i经霜闻AI更吉丸步丄吐虬三H馆冶羽科诅ThcjD picture of hybrid 5iqppvi| anctorB 2-2混金式寸il电肌A木滋构出flg Z-2 Tlic smctirc af hybr id stepping motor2.2 混合戎步

3、进电机的原理221混合式步进电机的技术指标泡合试抄逬电机的技术播标分为貯心第散和创态参数以F将分别诧细介绍冬种齢 态鲁数和动占肆故(1存态参数1相数左进电机的塊组线圈的绍数目的较为席见的有两相、=w.囚相步 进龟机。和敷爪同，运行时的步陲角也不也同尖肛业用屮应谄根据不同的需毅来迭择 不同相故的步进电机.2步更角一旎制系统问驱动腋滋发出一个驱动就冲信号.步迴电机运行的角度.狞数一完成一个周期性逬场变化所需安的助磴腻冲数， 或步进电机转过一个 齒俺所需裂的国囹肢冲数.定位转矩一步逬电机衣不通电的俏况下转子本勁历J4备鸽型定力矩。保持转矩一步谴电机在匸録涌电但沒有转动的情抚下， 定子桢住怀于所布蟹

4、竹悴矩八优捋转矩足步进电机的虫夷裁欽之一.步址电机在低堆运轩时的輛出转怔播 近保持转憩.动态参敷 步距角稻*眇迸电机运疗时的步施角的实阪值与理论值的谋墓.用百分比 可以衷示为？洪羞/眇灰角00%.2失步一步辺电机运行吋的实际步数与球论步故不相尊.这种现彖称为失步.3失凋角一与子的齿轴线与定子的齿轴线Z何的倫柿角仪.矢调角在步逬电机 的运行过程中是不町最免的.4共振点一一步迥电机都有一个因定的共振区何.一股在50.8Wmm之f叭 多迥 中机在运行时应诵葯幵共振仪何2.2.2混合丈步进砲纽的工作標理觀合式步邊电机的气破起功势分为两那jh韶分是由转了水憊体产生的必动跨， 一部分足由定子块组产生的It

5、t动势叫 在不P1的磁极下，两艸姙动势旳合成厅式罡不同 的.有茁柯加.MWtflK.园型势的方向的钳组中电流方向的变化而变化。如谢2 2所示的一台两相混合式步进电机.定子为两祁八檢定于的毎个礴极的板 段上均匀分岳有5个小齿转子上均匀分祎有50个小齿当定子上衽总一个桜的小齿 石转子的一个小齿的轴线垂合时蛇时相郭的圧转子的齿相互之何正女“百开i；4个齿盹. 从BH）可以定了为衲如煜給， 山翌功出供给何极性笛脉冲.相当于驱动肚给漪郴 统組决供疋负脉冲在转于上仪育磁农或定于绕組不通电的情况下转子不会产生转矩，步进电桃不会转动.只自在转于的水礎体和定于週电绕组肘共问作用F.苦f才会产生 电他转楚，步进电

6、机才会歇转起来，当定子的各柞绕組浅有逸电时弋隠中的磁动势只 和下转了水磁体严生的聲动势如果电机的吗构是完全対称的 那么主宦子的各棚线:组 股有通电的tt况下定子每个越田下的磴动孙则完仝相零，步违电机的电磁转範为零.混含式步15电机可以采用不冋的通电方式远行， 常见的通电方式有单囚拍双四扼. 单双八拍幹.兰采用单相適电方式时，例如当八相绕能通电对.转子的平衡位賈心图2 3所示“此时富子的见披上有一半足有磴势即I.3-5-7极它们的极性分别为N S*N S,毎两个扣和的定7WIS问夹的齿祀故为50/8 “1/4。如果转子向右偏离了一定的角厦. 刚定转了的祁対位堂及转芋的转矩方向如图2 4所赤 从田

7、中可以看也 左不同磁极下 转矩的方向是一致的.作用的方向都是使转产运行到平衡位 K.这是因为在电机的两 定子的极性是相同的丽转孑的根性是相及的.但是定孑如转子之何相互错开了1/4个齿 趾，斯以当软子伸岛了半衡位置后转子曲菇的转徳方向却足相同的.同时可以得出以 下結论混合式步进电机旳转子运行到干衡位賈时极性相反的足彭子的慣卜电B竝大. 而仮性相列的定转子的极下56导呆小叫IS 2 3人相遇电M停于的s術位KFig 2-3 The batarvce position of roiorsvhCT A-phase etectncilya 2.4转扌 g 右时的舛趣方旬图hg 2-1 The torqu

8、e dirtction w hen rotor turn to right刍定f的各郴規组按A-B-C-DIJ!序轮流涌电M绕爼毎改变一次進电状态.转子戟 沿转谢的方向运?f 1/4个齿断 印360叩（矢50） 1.帆 当定千绕爼披单四拍.取四拍和 E 八拍方式通电时.烧纽每改变一次通电伏态.转子运行的幷度分剔为1 8*0旷绕组 每改交-次通电狀运.转 （SUM应府运行 个步1拒角 当堤组的观电状态按照邁电方式 猫坏改变一次后.转了執运行个齿距 T.2.3 涅合式步进电机的通电方式步岂电机有三线式、fi线式 d式.但它们的揑创方式却足樓同的郡妥以嫌冲 信号电渡来驱动.如集步遊电机毎宓转 周霜娶

9、200个脉冲倩号来驱动.则可以计算山 毎个駆动IU冲依号能使步辻电机前进32?200沪梵运石的角度与駅冲的介散成正比 关系.步坛电机的卫、反转扫夢动战冲的顺库来捽制如凶2 5所示为一台两郴四线秫 步进电机的導锻电能也它令4条励恋佑号埃A 4. A，B*- B-：a过这4条助迥 信右发洽歩遥电机发岀一定腹序的驰戌肚冲电:泛信兮就可以便步进电机运行起来乜毎给 一个飓动B*冲信号步进电机就运拆一个步距期各相统纽的通电状恋帝环改变一次后.步进电机繭运行一个齿距.s) )j_I 2 S JL令K步i乜机时等戴乜磚何F g2 5 The equivalent g motor浪合式少迭电机的通电方真面全步鈕

10、电和半步通电两种“对两馆囚线泡合武步逬 电机.全步遥电又纫以分为单四損和级四拍；半步通电又可以称为单女八拍.单”足 播每次只有一相绕组导通.“XT足指邯次冇两相绕组间时导通：怕”足指统纽的 通电方式毎蝕*一次需耍换柏四次，“八拍“足描绕组的通咁方式毎汹坏一次需雯换和 八次U下以两郴四线氾合式步进电机为例分别介信这三甘通电方天.单四抬通电一在任帝一个瞬何步逍电机的绕爼只有一用俎魁通电.拎制 羽每发出一个奧动脉冲信号.步进电机就运行一个步跆角这种通电方式的特点足：控制植度高、能f(fe 但输出转箕牧小.掘功较次.2-1和阳2 6所示为步进眶机範囚拍正传陀的各相饶组通电噸序农相电压枝形15。如杲需翼

11、 控制歩进电机反转.则技相反的顺序给各桐疑组逋电即可图中“广贡示“ONJ “CT茨示“OFF” .A 2-1单囚植通电1步ATabk2-I Ihe ellrxal orA-B-I1Q0Q2010Q3001040Q0I二RTUUUUUKLBrtiS 形8 2-6 曩迢电対的#根电从丈时Fig 2 & The wohaijcc waveform of single 4 bents(2) XX因?fiifi电在任恿一个辑何.步进皑机的绕织有拘个相线圈同肘通电.狂制霑标发M-勺艷妙腋冲世步逬电机糊込行一个沙距用.这种通电方次的特点足箱岀转他较大，扳动较小.农2 2和图2 7所示为步进电机 双国柏正转対

12、的相绒组邇电顶序壬和电压派形图.A 2-2 从口的迫輕收丹衣Table? 2 The ctettrKal order of double 4 b5$ruA*B*A-A11100201I03001I41001人梱波影 JWUWlTLirLfi 2-7 朋口抽遇电片妁呑电压注彫FiftS- T7K Q顾住 waveform of douVk 4 be 单或八的一线刪的通电方式为 T；用二相交替导如 御果更只一吋刻有Tfl绕竹1昂通，澎么下-时刻斬衿两H1躍爼同时导通以此循环.控制5S*发出 个呃讪脉 沖信号.步送电机就运行1/2个步西豹这种退电方式的対戍是：痊制轿度高、迂行平煦性好，因比应用较为广

13、泛.袤2 2和SI2卫所示为步进电机单或八摘正出时的4相城姐通电呗序农和电玉豉影0ELA 2-1人甜迢乜噸片JL7abk2-3 The elcclricfil order of smgle and dole 8 beatsSTEPA-B A-B-1Q0Q211003010040110500106001170001K1001妞豁jwirLnnnjLTLMi 2-1鼻臥八柏連电吋的&相电圧法屛F电2 8 The vohasc avefonn of single and double 8 beats以上見两相步进电机的三种通电方九 田出通电方式运行时的控別稱度和平颠性就不一样，交际应用中应该选拝合适

14、的通电方武给涉进腹机的统组供电.2.4 混合式步进电机的数学楼型2.4.1电弓和磁诫的推身本谀题选用两相程合实步进 2 机作为研咒对*.该电机的定子R有叫对棧其谨路 的简化楼申如图2 9所示.币面炭到过混合就步进屯机的气隊昭功垮分为苗部分:一祁 分足由转子水於体产生的盅功烧：一部分足曲左子绕组产生的祕动势，为了推导方俚 此模塑想缗了定子各个极Z间的湖磁以及转了疸雄体上的測魅这种力法不会对唱机的 分析产生址论性的E晌.F. 2 9 The magneiK crcuil model of 2。phntci* hyhrki t icfvp-rg m jior在电机定了的八个證中.沿羽心刘称的两个很是

15、网T1I的，它们的迥削伙态是先全HJ同的.世此我XI可以将这八个极希成楚囚灯抜JUlffi 2-9所示.FF&分别为定子绕坦四对极上的凰弊.它心的大小白绕织的电流大小、绕幼线圏的匝飮决定. 它们的方向由绕組线圏中的电滾的方向决定； f ArltAn. A创分劭为转子I段铁心上刘应的各对极的齿展琳导 g gg，g 分別为转子 aet心上 对应的呂对极的齿泾峨导A翼为纺子永出II的磯导.几为转子永建体忆怨势门以冋极的M申衿践作为转子伸设用的参再点.转子肝在的忖黃旳转子的庆中&线張签右直的夹角来衣示.为了计算方便忽略您n说数的2次及以上次散的诣潼分经 过戏性分杭后可以得岀（【）段铁心各个极的齿层陋导

16、为；A#i= Ao- A) )cos* Ai co( (0-90) A。 A, sin6( (2*1)Ac|n人0 + A CQS(“ - 180 ) AcAj cos刃A) -1 A) )cos(0-27*O )= A。- AjSinf?将I) )段伙心的位2移动1/2个齿距角便可以得到段铁芯各不极的齿层磁导为：f人必人o-A.cosOA|?= AQAj sintfArl= A0*A! COS0LAJ3= Ad-f Atsin(?式中，Ao为两个扳的齿层磴导的平均分fib心为两个极的UilziA导的基波分JL(I)定刊子互!的推皆当左子绕组线糊中的电谎为零肘，定子绕组没有晌越作用定r-m各对

17、极的磁势F仔. .巴郡为芋.此时只有转子的水愆体作为电机盅焙的附更源励畐可以求御水磁休旳赵通力:(2-3)令AjA(2A + AJ 则叽2A/；.匚祝殛外礎玄的竝U期系数.兰转子永磁滋的越附为零时即当h_rdRrO 臥 永磁体的储玲巴柏当于全部按在外部 絶对上：实际上 J 小于1,外潺硯路的逬圧障为f外邮磁昴的礎导为2八“定于铁 心4糸支路的磁导为4A。，定子佚心4东丈刈的毬伍阵为扌气Z,.囚比，定子铁心d条 芟路各自的怨通分别为：%詁5(心5 85叭%。弓h伫So * 血0)5j(2-4)5。-*W(AO-ABCOS0时.各相绕组的噬疗为,C2-8)矩圧子绕纽的宙孙作用下.可以求海当人构绕纽

18、遵电时转子水連体的礎逋为:-2k.Nh cost?(2-9)(2-5)(2 7)用F我示定于礎通左協于永陋体支蹄I产牛的电乐肾削二尸丄 =iAN/ccw&2 Ajn A,可U农弼八相绕組弼通电电流在备立路产生加您通为,sw;:黑；蔦說I lr=k A7cas4/A.当叽A相绕细的白磁磁为:=4屮仏-卽冷A. ss站)A对Bwffl的ktftazi：%S20G = 1勺 + cos 20】“= -Jvsin2P2.4.2转山和运动方程的棺吕1转拒方榨耳嘲 滾合式步进电机的气隙应动舛山沟部分组成， 可以得出混合心上进电机的电更 转矩也杲由两郃分细成分别是疋子绕组遇电后的融动牛所产生的粉应轮矩4,水魁 体迖动势F科和定子绕纽皑淹/所产生的陋动酔共同作用而产生的永岛转炬7；当定尹统姐有 村通电时步血业机的磁能为：厂(2.21)式|仏我示步进电机的绕纵电毁丿农不流过总了绕组的电浣.当定孑规绘仔两柿同时通电时，OJT 两相适电烧姐之同存在21咚巧作脐所以电n的憋厳址疑为;式中p表示步进电机的转子齿孰、丢示步堆电机定子饶组的自展 s 示步进电UI定子绕追的山鸭.刑子的够应转炬为二也杲垮衣逬诧建立的册场等效成转子电流几助稱所产生怖腿场.可闵彳式中：/.为朮超