混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理

1、混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理作者:日期:爲(wèi)訂比巧訶和叮魯血也衣時(shí)電丁一扒血站由工i：*r轉(zhuǎn)于珂応 啊是它）寫訥 比普通的頁轄電機(jī)更為飯束*B9 24所示為濕合貳歩進(jìn)電機(jī)的三雜焙腳圏2-2所示 為崖子購和八植，牌子加十歯曲棍合式步i&電機(jī)基本靖構(gòu)圖轉(zhuǎn)予由轉(zhuǎn)子弦心.起錯(cuò) 丘和血甥訕割城，水他依用素?fù)硐鱝tui為確滯衢雄轉(zhuǎn)f饑心足來引尋蟄研的劉仏 G 腳叩It:丁心的準(zhǔn)出醤乩H T佻D戰(zhàn)廉那伸片制威征H ;1：:I.的外腳熱 上均勻的開有許多小齒，在安狀時(shí)兩段轉(zhuǎn)孑儘功尊窗開半?；卺?握轉(zhuǎn)軸一Itt采用不導(dǎo)碣的材料嘟咸，大參象采用不粉亂轉(zhuǎn)于分舟兩BL -KH子的瞬力錢沿轉(zhuǎn)于霽海肆過 氣轉(zhuǎn)灌入健子矮心陽9C

2、暮島N fit；另一毀無子的磁力堆給定子曩商穿過*U遊人轉(zhuǎn)子, 幕為E GL曲伺上看軒于的N9 M謝坤也輪井耶是對(duì)齊的M是沿軸珂抬直JMHtfe豎宦子上均勻分和虛牛儀祗,郎仆更攝的（Hit上只均勾分畜了5牛歡tfi,世于障楓上的小齒之何晦拔距與棘予的b齒板距柜同*定子匕莪商麗朋耳稱的彌 tt 甲奴胃在述子t拘裂的關(guān)個(gè)火己刃冏椅乍：蒔于 i經(jīng)霜聞AI更吉丸步丄吐虬三H館冶羽科詛ThcjD picture of hybrid 5iqppvi| anctorB 2-2混金式寸il電肌A木滋構(gòu)出flg Z-2 Tlic smctirc af hybr id stepping motor2.2 混合戎步

3、進(jìn)電機(jī)的原理221混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)泡合試抄逬電機(jī)的技術(shù)播標(biāo)分為貯心第散和創(chuàng)態(tài)參數(shù)以F將分別詫細(xì)介紹冬種齢 態(tài)魯數(shù)和動(dòng)占肆故(1存態(tài)參數(shù)1相數(shù)左進(jìn)電機(jī)的塊組線圈的紹數(shù)目的較為席見的有兩相、=w.囚相步 進(jìn)龜機(jī)。和敷爪同，運(yùn)行時(shí)的步陲角也不也同尖肛業(yè)用屮應(yīng)諂根據(jù)不同的需毅來迭擇 不同相故的步進(jìn)電機(jī).2步更角一旎制系統(tǒng)問驅(qū)動(dòng)腋滋發(fā)出一個(gè)驅(qū)動(dòng)就沖信號(hào).步迴電機(jī)運(yùn)行的角度.獰數(shù)一完成一個(gè)周期性逬場(chǎng)變化所需安的助磴膩沖數(shù)， 或步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè) 齒俺所需裂的國囹肢沖數(shù).定位轉(zhuǎn)矩一步逬電機(jī)衣不通電的俏況下轉(zhuǎn)子本勁歷J4備鴿型定力矩。保持轉(zhuǎn)矩一步譴電機(jī)在匸録涌電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的情撫下， 定子楨住懷于所布蟹

4、竹悴矩八優(yōu)捋轉(zhuǎn)矩足步進(jìn)電機(jī)的蟲夷裁欽之一.步址電機(jī)在低堆運(yùn)軒時(shí)的輛出轉(zhuǎn)怔播 近保持轉(zhuǎn)憩.動(dòng)態(tài)參敷 步距角稻*眇迸電機(jī)運(yùn)療時(shí)的步施角的實(shí)阪值與理論值的謀墓.用百分比 可以衷示為？洪羞/眇灰角00%.2失步一步辺電機(jī)運(yùn)行吋的實(shí)際步數(shù)與球論步故不相尊.這種現(xiàn)彖稱為失步.3失凋角一與子的齒軸線與定子的齒軸線Z何的倫柿角儀.矢調(diào)角在步逬電機(jī) 的運(yùn)行過程中是不町最免的.4共振點(diǎn)一一步迥電機(jī)都有一個(gè)因定的共振區(qū)何.一股在50.8Wmm之f叭 多迥 中機(jī)在運(yùn)行時(shí)應(yīng)誦葯幵共振儀何2.2.2混合丈步進(jìn)砲紐的工作標(biāo)理觀合式步邊電機(jī)的氣破起功勢(shì)分為兩那jh韶分是由轉(zhuǎn)了水憊體產(chǎn)生的必動(dòng)跨， 一部分足由定子塊組產(chǎn)生的It

5、t動(dòng)勢(shì)叫 在不P1的磁極下，兩艸姙動(dòng)勢(shì)旳合成廳式罡不同 的.有茁柯加.MWtflK.園型勢(shì)的方向的鉗組中電流方向的變化而變化。如謝2 2所示的一臺(tái)兩相混合式步進(jìn)電機(jī).定子為兩祁八檢定于的毎個(gè)礴極的板 段上均勻分岳有5個(gè)小齒轉(zhuǎn)子上均勻分祎有50個(gè)小齒當(dāng)定子上衽總一個(gè)桜的小齒 石轉(zhuǎn)子的一個(gè)小齒的軸線垂合時(shí)蛇時(shí)相郭的圧轉(zhuǎn)子的齒相互之何正女“百開i；4個(gè)齒盹. 從BH）可以定了為衲如煜給， 山翌功出供給何極性笛脈沖.相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)肚給漪郴 統(tǒng)組決供疋負(fù)脈沖在轉(zhuǎn)于上儀育磁農(nóng)或定于繞組不通電的情況下轉(zhuǎn)子不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電桃不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng).只自在轉(zhuǎn)于的水礎(chǔ)體和定于週電繞組肘共問作用F.苦f才會(huì)產(chǎn)生 電他轉(zhuǎn)楚，步進(jìn)電

6、機(jī)才會(huì)歇轉(zhuǎn)起來，當(dāng)定子的各柞繞組淺有逸電時(shí)弋隠中的磁動(dòng)勢(shì)只 和下轉(zhuǎn)了水磁體嚴(yán)生的聲動(dòng)勢(shì)如果電機(jī)的嗎構(gòu)是完全対稱的 那么主宦子的各棚線:組 股有通電的tt況下定子每個(gè)越田下的磴動(dòng)孫則完仝相零，步違電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)範(fàn)為零.混含式步15電機(jī)可以采用不冋的通電方式遠(yuǎn)行， 常見的通電方式有單囚拍雙四扼. 單雙八拍幹.蘭采用單相適電方式時(shí)，例如當(dāng)八相繞能通電對(duì).轉(zhuǎn)子的平衡位賈心圖2 3所示“此時(shí)富子的見披上有一半足有磴勢(shì)即I.3-5-7極它們的極性分別為N S*N S,毎兩個(gè)扣和的定7WIS問夾的齒祀故為50/8 “1/4。如果轉(zhuǎn)子向右偏離了一定的角廈. 剛定轉(zhuǎn)了的祁対位堂及轉(zhuǎn)芋的轉(zhuǎn)矩方向如圖2 4所赤 從田

7、中可以看也 左不同磁極下 轉(zhuǎn)矩的方向是一致的.作用的方向都是使轉(zhuǎn)產(chǎn)運(yùn)行到平衡位 K.這是因?yàn)樵陔姍C(jī)的兩 定子的極性是相同的麗轉(zhuǎn)孑的根性是相及的.但是定孑如轉(zhuǎn)子之何相互錯(cuò)開了1/4個(gè)齒 趾，斯以當(dāng)軟子伸島了半衡位置后轉(zhuǎn)子曲菇的轉(zhuǎn)徳方向卻足相同的.同時(shí)可以得出以 下結(jié)論混合式步進(jìn)電機(jī)旳轉(zhuǎn)子運(yùn)行到干衡位賈時(shí)極性相反的足彭子的慣卜電B竝大. 而仮性相列的定轉(zhuǎn)子的極下56導(dǎo)呆小叫IS 2 3人相遇電M停于的s術(shù)位KFig 2-3 The batarvce position of roiorsvhCT A-phase etectncilya 2.4轉(zhuǎn)扌 g 右時(shí)的舛趣方旬圖hg 2-1 The torqu

8、e dirtction w hen rotor turn to right芻定f的各郴規(guī)組按A-B-C-DIJ!序輪流涌電M繞爼毎改變一次進(jìn)電狀態(tài).轉(zhuǎn)子戟 沿轉(zhuǎn)謝的方向運(yùn)?f 1/4個(gè)齒斷 印360叩（矢50） 1.帆 當(dāng)定千繞爼披單四拍.取四拍和 E 八拍方式通電時(shí).燒紐每改變一次通電伏態(tài).轉(zhuǎn)子運(yùn)行的幷度分剔為1 8*0曠繞組 每改交-次通電狀運(yùn).轉(zhuǎn) （SUM應(yīng)府運(yùn)行 個(gè)步1拒角 當(dāng)?shù)探M的觀電狀態(tài)按照邁電方式 貓壞改變一次后.轉(zhuǎn)了執(zhí)運(yùn)行個(gè)齒距 T.2.3 涅合式步進(jìn)電機(jī)的通電方式步豈電機(jī)有三線式、fi線式 d式.但它們的揑創(chuàng)方式卻足樓同的郡妥以嫌沖 信號(hào)電渡來驅(qū)動(dòng).如集步遊電機(jī)毎宓轉(zhuǎn) 周霜娶

9、200個(gè)脈沖倩號(hào)來驅(qū)動(dòng).則可以計(jì)算山 毎個(gè)駆動(dòng)IU沖依號(hào)能使步辻電機(jī)前進(jìn)32?200滬梵運(yùn)石的角度與駅沖的介散成正比 關(guān)系.步壇電機(jī)的衛(wèi)、反轉(zhuǎn)掃夢(mèng)動(dòng)戰(zhàn)沖的順庫來捽制如兇2 5所示為一臺(tái)兩郴四線秫 步進(jìn)電機(jī)的導(dǎo)鍛電能也它令4條勵(lì)戀佑號(hào)埃A 4. A，B*- B-：a過這4條助迥 信右發(fā)洽歩遙電機(jī)發(fā)岀一定腹序的馳戌肚沖電:泛信兮就可以便步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行起來乜毎給 一個(gè)颶動(dòng)B*沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)就運(yùn)拆一個(gè)步距期各相統(tǒng)紐的通電狀戀帝環(huán)改變一次后.步進(jìn)電機(jī)繭運(yùn)行一個(gè)齒距.s) )j_I 2 S JL令K步i乜機(jī)時(shí)等戴乜磚何F g2 5 The equivalent g motor浪合式少迭電機(jī)的通電方真面全步鈕

10、電和半步通電兩種“對(duì)兩館囚線泡合武步逬 電機(jī).全步遙電又紉以分為單四損和級(jí)四拍；半步通電又可以稱為單女八拍.單”足 播每次只有一相繞組導(dǎo)通.“XT足指邯次冇兩相繞組間時(shí)導(dǎo)通：怕”足指統(tǒng)紐的 通電方式毎蝕*一次需耍換柏四次，“八拍“足描繞組的通咁方式毎洶壞一次需雯換和 八次U下以兩郴四線氾合式步進(jìn)電機(jī)為例分別介信這三甘通電方天.單四抬通電一在任帝一個(gè)瞬何步逍電機(jī)的繞爼只有一用俎魁通電.拎制 羽每發(fā)出一個(gè)奧動(dòng)脈沖信號(hào).步進(jìn)電機(jī)就運(yùn)行一個(gè)步跆角這種通電方式的特點(diǎn)足：控制植度高、能f(fe 但輸出轉(zhuǎn)箕牧小.掘功較次.2-1和陽2 6所示為步進(jìn)眶機(jī)範(fàn)囚拍正傳陀的各相饒組通電噸序農(nóng)相電壓枝形15。如杲需翼

11、 控制歩進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn).則技相反的順序給各桐疑組逋電即可圖中“廣貢示“ONJ “CT茨示“OFF” .A 2-1單囚植通電1步ATabk2-I Ihe ellrxal orA-B-I1Q0Q2010Q3001040Q0I二RTUUUUUKLBrtiS 形8 2-6 曩迢電対的#根電從丈時(shí)Fig 2 & The wohaijcc waveform of single 4 bents(2) XX因?fiifi電在任恿一個(gè)輯何.步進(jìn)皚機(jī)的繞織有拘個(gè)相線圈同肘通電.狂制霑標(biāo)發(fā)M-勺艷妙腋沖世步逬電機(jī)糊込行一個(gè)沙距用.這種通電方次的特點(diǎn)足箱岀轉(zhuǎn)他較大，扳動(dòng)較小.農(nóng)2 2和圖2 7所示為步進(jìn)電機(jī) 雙國柏正轉(zhuǎn)対

12、的相絨組邇電頂序壬和電壓派形圖.A 2-2 從口的迫輕收丹衣Table? 2 The ctettrKal order of double 4 b5$ruA*B*A-A11100201I03001I41001人梱波影 JWUWlTLirLfi 2-7 朋口抽遇電片妁呑電壓注彫F(xiàn)iftS- T7K Q顧住 waveform of douVk 4 be 單或八的一線刪的通電方式為 T；用二相交替導(dǎo)如 御果更只一吋刻有Tfl繞竹1昂通，澎么下-時(shí)刻斬衿兩H1躍爼同時(shí)導(dǎo)通以此循環(huán).控制5S*發(fā)出 個(gè)呃訕脈 沖信號(hào).步送電機(jī)就運(yùn)行1/2個(gè)步西豹這種退電方式的対戍是：痊制轎度高、迂行平煦性好，因比應(yīng)用較為廣

13、泛.袤2 2和SI2衛(wèi)所示為步進(jìn)電機(jī)單或八摘正出時(shí)的4相城姐通電唄序農(nóng)和電玉豉影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鼻臥八柏連電吋的&相電圧法屛F電2 8 The vohasc avefonn of single and double 8 beats以上見兩相步進(jìn)電機(jī)的三種通電方九 田出通電方式運(yùn)行時(shí)的控別稱度和平顛性就不一樣，交際應(yīng)用中應(yīng)該選拝合適

14、的通電方武給涉進(jìn)腹機(jī)的統(tǒng)組供電.2.4 混合式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)樓型2.4.1電弓和磁誡的推身本諛題選用兩相程合實(shí)步進(jìn) 2 機(jī)作為研咒對(duì)*.該電機(jī)的定子R有叫對(duì)棧其謹(jǐn)路 的簡(jiǎn)化樓申如圖2 9所示.幣面炭到過混合就步進(jìn)屯機(jī)的氣隊(duì)昭功垮分為苗部分:一祁 分足由轉(zhuǎn)子水於體產(chǎn)生的盅功燒：一部分足曲左子繞組產(chǎn)生的祕(mì)動(dòng)勢(shì)，為了推導(dǎo)方俚 此模塑想緡了定子各個(gè)極Z間的湖磁以及轉(zhuǎn)了疸雄體上的測(cè)魅這種力法不會(huì)對(duì)唱機(jī)的 分析產(chǎn)生址論性的E晌.F. 2 9 The magneiK crcuil model of 2。phntci* hyhrki t icfvp-rg m jior在電機(jī)定了的八個(gè)證中.沿羽心劉稱的兩個(gè)很是

15、網(wǎng)T1I的，它們的迥削伙態(tài)是先全HJ同的.世此我XI可以將這八個(gè)極希成楚囚燈抜JUlffi 2-9所示.FF&分別為定子繞坦四對(duì)極上的凰弊.它心的大小白繞織的電流大小、繞幼線圏的匝飮決定. 它們的方向由繞組線圏中的電滾的方向決定； f ArltAn. A創(chuàng)分劭為轉(zhuǎn)子I段鐵心上劉應(yīng)的各對(duì)極的齒展琳導(dǎo) g gg，g 分別為轉(zhuǎn)子 aet心上 對(duì)應(yīng)的呂對(duì)極的齒涇峨導(dǎo)A翼為紡子永出II的磯導(dǎo).幾為轉(zhuǎn)子永建體憶怨勢(shì)門以冋極的M申衿踐作為轉(zhuǎn)子伸設(shè)用的參再點(diǎn).轉(zhuǎn)子肝在的忖黃旳轉(zhuǎn)子的慶中&線張簽右直的夾角來衣示.為了計(jì)算方便忽略您n說數(shù)的2次及以上次散的詣潼分經(jīng) 過戲性分杭后可以得岀（【）段鐵心各個(gè)極的齒層陋導(dǎo)

16、為；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?將I) )段伙心的位2移動(dòng)1/2個(gè)齒距角便可以得到段鐵芯各不極的齒層磁導(dǎo)為：f人必人o-A.cosOA|?= AQAj sintfArl= A0*A! COS0LAJ3= Ad-f Atsin(?式中，Ao為兩個(gè)扳的齒層磴導(dǎo)的平均分fib心為兩個(gè)極的UilziA導(dǎo)的基波分JL(I)定刊子互!的推皆當(dāng)左子繞組線糊中的電謊為零肘，定子繞組沒有晌越作用定r-m各對(duì)

17、極的磁勢(shì)F仔. .巴郡為芋.此時(shí)只有轉(zhuǎn)子的水愆體作為電機(jī)盅焙的附更源勵(lì)畐可以求御水磁休旳趙通力:(2-3)令A(yù)jA(2A + AJ 則嘰2A/；.匚祝殛外礎(chǔ)玄的竝U期系數(shù).蘭轉(zhuǎn)子永磁滋的越附為零時(shí)即當(dāng)h_rdRrO 臥 永磁體的儲(chǔ)玲巴柏當(dāng)于全部按在外部 絶對(duì)上：實(shí)際上 J 小于1,外潺硯路的逬圧障為f外郵磁昴的礎(chǔ)導(dǎo)為2八“定于鐵 心4糸支路的磁導(dǎo)為4A。，定子佚心4東丈刈的毬伍陣為扌氣Z,.囚比，定子鐵心d條 芟路各自的怨通分別為：%詁5(心5 85叭%。弓h(huán)佇So * 血0)5j(2-4)5。-*W(AO-ABCOS0時(shí).各相繞組的噬療為,C2-8)矩圧子繞紐的宙孫作用下.可以求海當(dāng)人構(gòu)繞紐

18、遵電時(shí)轉(zhuǎn)子水連體的礎(chǔ)逋為:-2k.Nh cost?(2-9)(2-5)(2 7)用F我示定于礎(chǔ)通左協(xié)于永陋體支蹄I產(chǎn)牛的電樂腎削二尸丄 =iAN/ccw&2 Ajn A,可U農(nóng)弼八相繞組弼通電電流在備立路產(chǎn)生加您通為,sw;:黑；蔦說I lr=k A7cas4/A.當(dāng)嘰A相繞細(xì)的白磁磁為:=4屮仏-卽冷A. ss站)A對(duì)Bwffl的ktftazi：%S20G = 1勺 + cos 20】“= -Jvsin2P2.4.2轉(zhuǎn)山和運(yùn)動(dòng)方程的棺呂1轉(zhuǎn)拒方榨耳嘲 滾合式步進(jìn)電機(jī)的氣隙應(yīng)動(dòng)舛山溝部分組成， 可以得出混合心上進(jìn)電機(jī)的電更 轉(zhuǎn)矩也杲由兩郃分細(xì)成分別是疋子繞組遇電后的融動(dòng)牛所產(chǎn)生的粉應(yīng)輪矩4,水魁 體迖動(dòng)勢(shì)F科和定子繞紐皚淹/所產(chǎn)生的陋?jiǎng)俞E共同作用而產(chǎn)生的永島轉(zhuǎn)炬7；當(dāng)定尹統(tǒng)姐有 村通電時(shí)步血業(yè)機(jī)的磁能為：廠(2.21)式|仏我示步進(jìn)電機(jī)的繞縱電毀丿農(nóng)不流過總了繞組的電浣.當(dāng)定孑規(guī)繪仔兩柿同時(shí)通電時(shí)，OJT 兩相適電燒姐之同存在21咚巧作臍所以電n的憋厳址疑為;式中p表示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒孰、丟示步堆電機(jī)定子饒組的自展 s 示步進(jìn)電UI定子繞追的山鴨.刑子的夠應(yīng)轉(zhuǎn)炬為二也杲垮衣逬詫建立的冊(cè)場(chǎng)等效成轉(zhuǎn)子電流幾助稱所產(chǎn)生怖腿場(chǎng).可閔彳式中：/.為朮超