步进电动机分类详解

为了提高步进电动机的性能和结构工艺性，步进电动机有许多的结构类型，主要是根据相数、产生转矩的原理、输出转矩的大小和结构进行分类。

1.根据相数分类

我国数控机床中采用的步进电动机有三、四、五、六相等几种，因为相数越多，步距角越小，而且还可采用多相通电，提高步进电动机的输出转矩。根据前面分析，步进电动机的通电方式一般采用m相m拍、双m拍和m相2m拍通电方式，在m相m拍和m相2m拍通电方式中，除采用一/二相通电转换外，还可采用二/三相转换通电，如五相步进电动机，各相用A、B、C、D、E表示，其五相十拍的二/三相转换方式为AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB。

2.根据产生转矩的原理分类

步进电动机是采用定子与转子间电磁吸合原理工作，根据磁场建立方式，主要可分为反应式和永磁反应式（也称混合式）两类。

反应式步进电动机的定子有多相磁极，其上有励磁绕组，而转子无绕组，用软磁材料制成，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。永磁反应式步进电动机的定子结构与反应式相似，但转子用永磁材料制成或有励磁绕组、由电磁转矩实现步进运行。这样可提高电动机的输出转矩，减少定子绕组的电流。我国的永磁反应式步进电动机多为五相，具有输出转矩大、步距角小、额定电流小等优点，缺点是转子容易失磁，导致电磁转矩下降。

3.根据输出转矩的大小分类(www.xing528.com)

根据输出转矩的大小可将步进电动机分为两类：伺服步进电动机和功率步进电动机。伺服步进电动机又称为快速步进电动机，输出转矩在几十到数百mN·m，只能带动小负载，加上液压转矩放大器可驱动工作台。功率步进电动机输出力矩在5～50N·m以上，能直接驱动工作台。

4.根据结构分类

步进电动机可制成轴向分相式和径向分相式，轴向分相式又称多段式，径向分相式又称为单段式。前面介绍的反应式步进电动机是按径向分相的，也称为单段反应式步进电动机，它是目前步进电动机中使用最多的一种结构形式。除此之外，还有一种反应式步进电动机是按轴向分相的，这种步进电动机也称为多段反应式步进电动机。多段反应式步进电动机沿着它的轴向长度分成磁性能上独立的几段，每一段都用一组绕组励磁，形成一相，因此，三相电动机有三段。电动机的每一段都有一个定子，它们固定在外壳上。转子制成一体，由电动机两端的轴承支承。每段定子上都有许多磁极，绕组绕在这些磁极上。沿电动机的轴向长度看，转子齿与每段定子齿之间有不同的相对位置。如图5-6所示，设一三相多段反应式步进电动机的三相分别为A、B、C，则A段里的定子齿和转子齿是对齐的，B段和C段里的定子齿和转子齿则不对齐，一般错开齿距的1/m（m为定子相数），齿距为360°/转子齿数。若从A相通电变化到B相通电，则使B段里的定子齿和转子齿对齐，转子转动一步。使B相断开，C相通电，则电动机以同一方向再走一步。再使A相单独通电，则再走一步，A段里的定子齿和转子齿再一次完全对齐。不断按顺序改变通电状态，电动机就可连续旋转。若通电方式为A→B→C→A→……，则通电状态的三次变化使转子转动一个齿距；若通电方式为A→AB→B→BC→C→CA→A……，则通电状态的六次变化使转子转动一个齿距。

图5-6 三段反应式步进电动机结构示意图