下面以一台最简单的三相反应式步进电动机为例,简单介绍步进电动机的工作原理。三相步进电动机的工作方式可分为三相单三拍、三相单双六拍和三相双三拍等。
图2-44所示为一台三相反应式步进电动机的原理图。定子铁芯为凸极式,共有三对(六个)磁极,每两个空间相对的磁极上绕有一相控制绕组;转子用软磁性材料中制成,也是凸极结构,只有四个齿,齿宽等于定子的极宽。

图2-44 三相反应式步进电动机的原理
(a)A相通电;(b)B相通电;(c)C相通电
1.三相单三拍运行方式
当A相控制绕组通电,其余两相均不通电时,电动机内建立以定子A相极为轴线的磁场。由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点,故使转子齿1、3的轴线与定子A相极轴线对齐,如图2-44(a)所示。若A相控制绕组断电、B相控制绕组通电,则转子在反应转矩的作用下逆时针转过30°,使转子齿2、4的轴线与定子B相极轴线对齐,即转子走了一步,如图2-44(b)所示。若断开B相,使C相控制绕组通电,则转子逆时针方向又转过30°,使转子齿1、3的轴线与定子C相极轴线对齐,如图2-44(c)所示。如此按A—B—C—A的顺序轮流通电,转子就会一步一步地按逆时针方向转动,其转速取决于各相控制绕组通电与断电的频率,旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序。若按A—C—B—A的顺序通电,则电动机按顺时针方向转动。(https://www.xing528.com)
上述通电方式称为三相单三拍。“三相”是指三相步进电动机;“单三拍”是指每次只有一相控制绕组通电;控制绕组每改变一次通电状态称为一拍,“三拍”是指改变三次通电状态,为一个循环。把每一拍转子转过的角度称为步距角。三相单三拍运行时,步距角为30°,显然,这个角度太大,不能付诸实用。
2.三相单双六拍运行方式
如果把控制绕组的通电方式改为A→AB→B→BC→C→CA→A,即一相通电,接着二相通电,间隔地轮流进行,完成一个循环需要经过六次改变通电状态,称为三相单、双六拍通电方式。当A、B两相绕组同时通电时,转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用,只有A相极和B相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡的中间位置,才是转子的平衡位置。这样,单、双六拍通电方式下转子平衡位置增加了一倍,步距角为15°。
进一步减小步距角的措施是采用定子磁极带有小齿、转子齿数很多的结构,分析表明,这种结构的步进电动机步距角可以做得很小。一般来说,实际的步进电动机产品都采用这种方法实现步距角的细分。例如输送单元所选用的Kinco三相步进电动机3S57Q-04056,它的步距角在整步方式下为1.8°、半步方式下为0.9°。
除了步距角外,步进电动机还有如保持转矩、阻尼转矩等技术参数,这些参数的物理意义可参阅有关步进电动机的专门资料。3S57Q-04056部分技术参数如表2-4所示。
表2-4 3S57Q-04056部分技术参数

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