混合式步进电动机原理课件

1、混合式步进电动机结构及原理混合式步进电动机结构及原理一、步进电动机背景介绍一、步进电动机背景介绍1、步进电动机分类步进电动机分类步进电动机分类步进电动机分类反应式步进电动机（反应式步进电动机（VR）永磁式步进电动机（永磁式步进电动机（PM）混合式步进电动机（混合式步进电动机（HSM） 混合式步进电机（混合式步进电机（HSM）具有）具有体积小、性价比高、可靠性好、运体积小、性价比高、可靠性好、运行平稳、定位准确、易于控制的优行平稳、定位准确、易于控制的优点，自上世纪点，自上世纪60年代问世以来，取年代问世以来，取得了工业自动化领域的青睐，并逐得了工业自动化领域的青睐，并逐步取代步取代VR和和PM

2、而成为步进电动机而成为步进电动机的主流发展趋势。的主流发展趋势。 2、步进电动机特点及优势：、步进电动机特点及优势：开环控制。控制方式极为简单，非常容易实现，成本很低。开环控制。控制方式极为简单，非常容易实现，成本很低。控制精度高。步进电动机结构本身步距角（转动控制精度高。步进电动机结构本身步距角（转动1步前进的角度）已经非常小，步前进的角度）已经非常小，实际运行时通常与细分驱动器配合使用，因而步距角经过细分后变得更小，控实际运行时通常与细分驱动器配合使用，因而步距角经过细分后变得更小，控制精度更高。制精度更高。电机旋转的角度正比于输入脉冲信号的数量。因此，电机具有优良的起停和反电机旋转的角度

3、正比于输入脉冲信号的数量。因此，电机具有优良的起停和反转响应，且无积累误差，即不会将转响应，且无积累误差，即不会将1步的误差积累到下步的误差积累到下1步，同时可以通过控制步，同时可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。电机旋转的速度正比于输入脉冲信号的频率。因此，电机具有拥有较宽的转速电机旋转的速度正比于输入脉冲信号的频率。因此，电机具有拥有较宽的转速范围，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到范围，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。调速的目的。由于没有电刷，可靠

4、性高，电机的寿命仅仅由于没有电刷，可靠性高，电机的寿命仅仅 取决于轴承的寿命。取决于轴承的寿命。二、混合式步进电动机（二、混合式步进电动机（HSM）结构及特点）结构及特点定、转子铁心定、转子铁心12345679101181、不导磁前端盖，2、前端轴承，3、不导磁转轴，4、第一段转子，5、永磁体，6、第二段转子，7、后端轴承，8、定子励磁绕组，9、定子，10、不导磁后端盖，11、螺钉 混合式步进电动机结构：由不导磁前端盖1、前端轴承2、不导磁转轴3、第一段转子4、永磁体5、第二段转子6、后端轴承7、定子励磁绕组8、定子9、不导磁后端盖10、螺钉11组成。第一段转子4和第二段转子6均由硅钢片叠压而

5、成，转子上均匀分布50个小齿，两段转子上的小齿互错1/2齿距。定子9由硅钢片叠压而成，均匀分布有八个定子磁极，每个定子磁极上均匀分布一定数量的定子小齿，定子齿距与转子齿距相同。定子磁极之间的槽内设置定子励磁绕组8，任意选定一个绕组为起始绕组，八个定子励磁绕组按顺时针方向依次为：A相绕组12、B相绕组13、-A相绕组14、-B相绕组15、A相绕组16、B相绕组17、-A相绕组18、-B相绕组19，A相绕组与-A相绕组反向串联，B相绕组与-B相绕组反向串联。永磁体5放置于两段转子中间，永磁体表面与两段转子表面紧贴在一起，永磁体沿与转轴轴线平行的方向充磁。定子通过螺钉与前后端盖固定在一起。两段转子、

6、永磁体和转轴固定在一起，通过前后端轴承与前后端盖安装在一起，从而转子及转轴可相对于定子及端盖转动。 混合式步进电动机工作原理：当定子的两相绕组按AB（-A）（-B）的顺序通电时，磁通1经永磁体 第一段转子铁心 气隙 定子铁心 气隙 第二段转子铁心 永磁体形成闭合回路，电机工作于混合励磁状态，转子及转轴相对于定子及端盖转动，实现电机转动。1213141516171819 12、A相绕组，13、B相绕组，14、-A相绕组，15、-B相绕组，16、A相绕组，17、B相绕组，18、-A相绕组，19、-B相绕组 混合式步进电动机工作原理：当定子的两相绕组按AB（-A）（-B）的顺序通电时，磁通1经永磁体

7、 第一段转子铁心 气隙 定子铁心 气隙 第二段转子铁心 永磁体形成闭合回路，电机工作于混合励磁状态，转子及转轴相对于定子及端盖转动，实现电机转动。三、混合式步进电动机（三、混合式步进电动机（HSM）3D仿真模型（不考虑实际定转子铁仿真模型（不考虑实际定转子铁心硅钢片的情况）心硅钢片的情况） 定、转子硅钢片定、转子硅钢片硅钢片厚度：硅钢片厚度：0.50mm混合式步进电动机（混合式步进电动机（HSM）永磁体磁场方向永磁体磁场方向径向径向轴向轴向气隙：气隙：0.02mm叠压系数：叠压系数：0.95转子转子1转子转子2定子定子四、混合式步进电动机（四、混合式步进电动机（HSM）3D仿真模型（考虑到定转子铁心实际仿真模型（考虑到定转子铁心实际是由硅钢片叠压而成）是由硅钢片叠压而成）四、混合式步进电动机（四、混合式步进电动机（HSM）工作原理）工作原理a. 状态1：转子位置角为 0 度（一个周期开始）N极转子极转子S极转子极转子SNSNSNSNA相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相b. 状态2：转子位置角为 1.8 度N极转子极转子S极转子极转子NSNSNSNSc. 状态3：转子位置角为 3.6 度N极转子极转子S极转子极转子NSNSNSNSd. 状态4：转子位置角为