混合式步进电机的工作原理

1、混合式步进电机的工作混合H1超电机率皆通的旗鸨电机一I,也是由亢子莉狒子枸应但是亡的结树变比音血的旋转电机更为度弟.ffi2-i所示为正合式步进电机的三镶结*图.幽?所示为定子叫相北极,铸子“十七的粕甘式群上电在"本埼物图转子由抒F族心、翻债砧和旋轴轴蛆成.水破体用窠作为网出41为噩踣曲法舞子铁心用来明守她，的分命卜握耗轴用小住刀地力打除M普。子铁心悦（用山体内制&H沙子铁心的外蒯剧上均用的开外许多小齿，在安装时两段转子也;与福广产小将距隼精精般黑用不导阖的材料制曲,大X敬常用卜然尚.转子分为中段T段转子的噫力就雄转于伐面寻过气献E入建于糖心内藻.赛为HSL另一段转子的磁力姓

2、船痘子上ffli穿过#（选人转子.林为区徽.从辅闰上看好于的N顿利强则齿中心竣并不是对齐的，而是沿轴向相U懵开单个街窜*定了上均句分存*个股力唯幅的演餐上R均与分串了5个小场.施子哪硬上的小齿之间的抗乐与转子的小的占距相同.定子上装有两相对秫的财.嘘相放量在4干上相起的曲十归上同的恃爷U埋置2-1是畲犬步也3批段比累F*.2-1T5ueJDptcurcofhxbradsicppiigmcitorB2-2工会式少过电烬从小界为的FlgZ-2Thesmctircafhybridsteppingmcxoc2.2混合式步道电机的原理2.2.1 混合式步进电机的技术指标沿合式步进电机的技术指标分为建金参

3、数和动力参数以卜格分别评细介维2种处态叁数和动态寿救，(1)海态参数相致声送电机的绕组续网的组数.目前较为常见的有两相.三相、因相步送电机。和数不同，运行打的步距角也小到间.实以此用中应该隈据不同的需求来法挣不同和题的步进电机.步历角一控制系统向张动也将发出一个驱动陈冲信号.步进电机运行的角度.拍笠一完成一个周期性磴场变化所需要的励磁脑冲数，或步进电机鸨过一个齿距所需要的惭翅欣件数.定位转矩一步进电机在不逸电的情血下,朴尸本身所具备的/定力矩,保特转矩一步送电机在已经通电但没有转动的情况下，定于秘住种子所普装幻特矩保持转矩是步或电机的立姿当教之一,步进电机在僚逑运行B、J的舶出料炬按近保持转拜

4、.动态参政步距明精慎一步过电机运行酎的步距角的实际值与理论值第谈差.用百分比可以袤示为！误差/与和角”00%.失步一步逋电机运行时的实际步放与理论步故不相等.这肿现兴称为失抄.失调角一转子的齿徉线与定子的齿轴线之词的侑杼角度.大调角在步进电机的运行过程中是不可旭免的.共振点一一步进电机都有一个固定的共振区间，一般在50-8Wmm之间.名迎电机在运行时应谋避开共莪仅间222混合式步进电机的工作原理温合式步逐电机的，隙战动势分为两郅分，一部分是由转亍永地体产生的触动势一部分是由定子统组产生的赳动势川6在不同的的极下，两稗谩动势的合成疔式是不同的,有升利加，破动势的方向Ml木绕姐中电流方向的变化而变

5、化。如图2所示的一台两相冕合式步进电机，定子为两相八极,定干的每个懒极的报陵上均匀分布有5个小街转子上均匀分布有50个小场.当定于上任苞一个数的小齿名转子的一个小施的轴线重合时.此时相兜的定我子的为相互之他正好出开1?4个齿邓从图中可以石出，定了为曲扪烧祖，由王动器供给同极性的敢冲，相当于生动揖格两相统用提供正负脓冲在牯子上反有磁妖或定于境里不遮电的情况下,强干不会产生持短，步进电机不会洁动.只有在转子的水出体和定于速电绕组的缺间作用F.特f才会产生电磁转矩，步进电机才会旋转起来，当定产的各相绕蛆漫布速电时，、陈中的磁动势只躯下转于永磁体产生的碓动势.如祟电机的结构是完全对称的，那么注定了的名

6、相展组没有通电的情几下定子每个破出下的破功势则完仝相等，步道电机的电破转建为零.泯合式步进电机可以采用不同的通电方式运行，常见的ifi电方式有单四扣、双四柏、单双八拍等.哥采用单相通电方式时，例如当八相烧组通电封，转子的平衡位置如图23所示.此时定子的盥极上有一芈是有飕势即1357板花仁的极性分别为NSNS每两个相翎的定子跟板问夹的齿距较为5086M/%如果依子向右偏离了一定的角度.则定转了的相对位置及转子的特建方向如剖27所示,从田中可以看出，在不同磁极下转炬的方向是一致的，作用的方向都是使转产运行到平衡位置这是因为在电机的西端.定子的极性是相同的而转子的极性是相反的.但是定于如转子之间相互

7、揩开了1/4个齿践，所以当聂子儡离了平衡位置后拈子两用的料地方向却是相同的.同时可以得出以下结论.源合式步进电机的担子运行到平衡位置时，核性相反的定勒子的极卜型最大.而极性相词的定转子的很下56导地小IS23人相遇电时修土的5倒依五Fig2-3lliebalajvcepwil'wnofroiorM>hCTApha&eeteetneilyM一甫丁一亩T/凤j_n_眄;凡图24转手U右时的转笈力协BlHg2-4Ihelorquedirectionwhenrotexturntoright当定f的各相境组按ARCD.顿序轮流为电灯跳班每改交一次建电状态.4子延港转知的方向运行】发

8、个齿距.印360"（4"。）1.8当定干晓例按单A拍.双四拍和单八拍方式通电时.烧铝每改变一次通电软态.转子运行的角度分别为1.8。-0.肥绕组琢改变一次逋电状态。状，就相应的运行个步距用，当境组的®41状态技照妈电方式情坏改变一次后.出了就运行个位距由2.3 混合式步进电机的通电方式/更电机有三线式.五线式和六线式,但它们的拽制方式却是相同的部要以脉冲传弓也流来艰动.如柒步道电机每鬼的周折要200个肤冲信m来驱动.则可以计笄山每个飘动H冲信号能使步送电机前道38FNKM%其大行的角度与脉冲的个收成正比关系.罗道电机的正、反痣由弹动陈冲的赚序来控制.如国24所示为

9、一色两和四法就步进电机的等效电路图它有4条助醵信号段AA-,B一B-,通过这3条财赳信号或给芳港电机发出一定顺序的必动脉冲电比佶号就可以使步迸电机运行起来.每给一个烟动版冲信灯,步进电机就运行一个步距角,各出绕娟的通电状态循环改变一次后.步进把机就运行一个齿距.冕27品令鬼/it电机的子数电不印F粤2-5Theequivalent<IcctfkalpictureofhybridMeppvigmotor混合式步巡电机的通电方式有全步通电和半步酒电两肿.对两招火线混合式步进电机,全步港电又可以分为单四拍和双四拍；半步通电又可以称为单双八拍."华”是指每次只有一相绕组导通,“为r是指

10、班次有两相绕组同时导通：“四柏”是折绕组的通电方式短循环一次需蓼换和四次，“八拍”是指绕绷的通电方式每漏环一次需耍换例八次.以下以两棉四线混合式步送电机为例分别介用这三片通电方式.(1>单四拈通电一在任意一个瞬间.步进电机的境微只有一情线圈通电.持制器每发出一个驱动脉冲信号,走进电机就运行一个步即角.这种通电方式的特点是，控制忖度高.能耗低.但输出转矩较小.振动较大.表31和图36所示力步进电机的四拍正特时的各相烧组通电唤序&和电压笠形图。如果指要控制步进电机反特,则技相反的顺序给各出绕组通电即可.图中“广友示“ON、“CT表示"OFf.A2-1单四犯通电意序人Tdbk

11、2I1加e辰mealor<Jerofsingle&beatsSTEPM1>A-B-1100Q2010030010000二TJIRTUWJL192.6强0#通七酎衲分柯龟原凌好Pig16Thewruhgcwaveformofsangle4bents(2)双四拍通电在任建一个瞬间.步进电机的绕组有两个相线图同时通电.控祝器年发射一今更动欣冲信号,步进电M航运行一个抄此角.这种通电方式的挣点是看出朴矩较大.振动较小.表然2和图2-7所示为步进电机双网拍正转时的令相绕组通电顺序表和电压波形图.A2-2从口角电电联月ATable?2Thectectncalorderofdouble4

12、bwus加/_rmuuwwi_fi2-7MD拉通电时的缶T电A注废F027T7kwavefomofdouVk§bsb什）中双八拍一或嗣的通电方式为一相和二相文哲5通.如果在某一时刻有一和绕出导，那么下一时刻就存两相晓旭同时与通.以此婚环.控制器每发出个胆动脉冲信号.步进电机就运行172个步距角.这种通电方式的特点是：控制林度高、运行平改性好，因此应用较为广泛.表22和图28所示为步进电机单就八拍正拈时的各相绕机通电顺序友利电里被膨图，A2-1单版人/抗电修42Tablc'2-JTheelectrica!orderofsmgleanddouble8beatsSTEPA-13A-

13、B-1Q0Q211003010040110500106001J7000161001小冲nruirLnjwLR图2-»隼从八依工电叶的各相电区*冷Fg2-8Thevohascavcfcnnofsingleanddouble8beats以上是两相步迸电机的三种通电方式.用产通电方式运行时的控制精度和平期性就不一样,实际应用中应该选并合适的通电方式给人进电机的绕组供电.2.4 混合式步进电机的教学校里2.4.1 电星和科博的推号本课题选用两相混自式步迸啦机作为历究对象，该班机的定子林书网对横,H磁路的简化模型如图2月所示.前面提到过混合式加进电机的气除微动弹介为两部分：一部分是由岩子水阻体

14、产生的出动外：一部分是由定于婕组产生的破动势，为了推行方便.此模型划咯了定子各个假之间的温破以及转手成配体上的湖里这肿方法不会对电机的分析产生结论性的影响.82-9玛柏显得式多遑色加防化总结或壁FK2-9Themagneticcrcuilmodelof2。phweshyhriJstepp-rgmior在电机定了的八个极中,沿野心对称的两个板足网-和能，它们的通电秋志是完全相同的.因此，我们可以将这八个模石戌足四对极.加图29所示，年，外，5分别为定于线组四对板上的世势,它们的大小白统绢的电流大小.现纥圈的印.数决定.它W的方向由跣组线的中的电流的方向决定；人一八人。分即为转子（I）段铁心上对应

15、的各对极的齿层磁导,仆,2A1A旬分别为转子CII）及铁心上对应的各对极的齿层磁导A.为尊子永电体的磁导.门，为转子永电体的逮务”以.极的Mi中心浅作为传子伸置用的多考点，精子所在的位55用转手的近中心浅至.参考点的夹角来瓦示.为了请舞方便，忽跻磅旧函数的2次及以上次数的谐波分量,S过妓性分析后可以得出（I）段铁心告个极的齿层破导I为：(八产人广AjGosdA”人电Acos(090.)A°八3n。.(2*1)Ac|=)*+ACos(4|gO)八0-AjCosOA«n三AA|COS(0-27O')=A。-ASin°将I段铁心的位置移动1/2个齿距角便可以锦到

16、<11)段铁心的位胃,经过钱性分析后可以将出(】”段铁心各个极的齿层热号为：fM«Ao-Alcos0A”=A©一人sintf<'八42-2A715sAe八mcost/L人力三人6十人"亩0式中，Ao为两个极的次层磁导的平均分fil:八为两个版的齿层超导的基波分量.C1)定利于互愿的推讨当定子绕匆线制中的电流为零时，定子绕维没有助燃作用,定广绕组各时极的心分JFb.E.吊都为号，此时只有转子的木叱体作为电机眠路的励返源励磁，可以求用永磁体的遮通力：(2-3)令2uA力(2A0+A.).则中.2人人“.人表不外做法的蜓R舜系数.当茸子永磁体的破明为

17、零时.即当A.T9,*.r0时.永娥竹的他用以相当于全部加在外部碘班上：实际上七小于】.外部甜路的磁珏呼为乙匕,外陆破潞的磴号为2八0定于坎心4条支路的底导为4A。，定子铁心4条支段的磋压降为T&E，因此，定了蛛心4条支路各自的褪通分别为：e1HA|8s<9>%二丸J(A。*Agin6)1(2.4)%JJ(A。A/osO)l中力0=g*.匕(八。-人/访6)L中.二1木五式八6-A|COS0）Ra吁;M:（AA）smd）A.（2.5）牝却=-q*/k（AA|3s6）Igj"-；&R（Ao+AISin°）儿N去小建千粒心上祗个檄的堂堀戊剧的克敢根也

18、烧组线圈的统向及连接力大.可以求得A.B两相战组的总6£的m为：（="件川+中执-功加一电加），:2匕2NA|CoM=“一町4_Q>（36）y2%/lNA，ir）e加果篇/于水电体咛效或一个励电统姐.今贝线圈的匝效为则财以电源为m，可以上科定转子的互!s为;.W.«2kAC.VA.sintf«jR!9IMl少2%w人co"C2-7)C2）烧组自感及可写的推导当定下绕组只有一相通电时，例如乙=/，%=0,可以计日出A，口通电境机的日感及对B相绕沮的五购当乙二八jJO时，各相绕组的磴分为,入&£一即=心够心乃产丹°

19、C2-8)在是子绕组的磁势作用下.可以求婷当A和绕绷通电时转子火破弊的磁通台为:n4壮认加人)4j*f0=?k.N【Rcos。(2-9)吊尸表示定于磁通在炉于永独体支部卜产牛的破币牌.则:尸二1,也二iAn/co§82NmA2A.2A。十A.Aj2A.十人.IW；可4求得A相绕机的通电电近在各交路产生的磁通为,当($=")时sCVZ-l./V/cosA,<N/A*/WCO£JA,2f®lr=kA7cas4/A.当UM时I9”A拊线馆的自破法加%N(%jRL-eg)=4N"(Z-与A刿8s动A川谈组对B相绕组的ktffilZj：的uN(&l

20、t;%j©必一中小-中q)=-2卜招"sin20A国绕组的自感为:A.=，=M4-2&A)-2A.N)'cosieA出绕组对R相统组的勺思为；“产孕=-2匕”人尸山乃B吊绕组的自感为N4夕,牛，VGA©2工人J,A|cos2l9B由缓妣对人根垃组的互感为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自制及互感的简化公式令%一编A).2%则日感及互感的简化公式为,(2.20)4。13cos20%=k+kCOS2。Ac£=

21、-/*口2。2.4.2 转距和我劫方租的懵号(1)转炉方程根翻混合式步进电机的气隙磁动卧山的部分组成，可以得*混合式力逃亳机的电国转柜也悬由两部分拆成皿，分别是定子绕坦当电后的型动势所产生的感应妹地73水退体出动势F.和定子绕蛆电流/所产生的磁动势共同作用而产生的东碳转府匚.当定了统组有一加通电时，步进电机的磁能为：尸C2.2I)式中L去示曲进电机的烧缎电感，/表示饶过定于境赳的电流.当定子境姐”两机同时地电时.山下两相通电班组之同存在互生的作用,所以电爪的雷应城兜为：C322)式中表示小选电机的转子齿数，2”未小步达电机定子绕组的白礴，2“我示步进电机定干统组的豆柳.儿子的啰底转出为：J"巾心必弘,5划dof*2026a023。'to案将水送体建立的磁场等效成转子电流人助磁所产生的燃场.可用：C2-24)式中：/为永刚体的等效励把电流，时2、H.为定子的八、B相境组与水电体等效磁场的互尊.因为7；=%十，所以可得步进电机的电磁料短为:"咱线"片鬻+丸鬻J