混合式步進電機的工作原理VIP

1、混合式步進電機的工作混合H1超電機率皆通的旗鴇電機一I,也是由亢子莉狒子枸應(yīng)但是亡的結(jié)樹變比音血的旋轉(zhuǎn)電機更為度弟.ffi2-i所示為正合式步進電機的三鑲結(jié)*圖.幽?所示為定子叫相北極,鑄子“十七的粕甘式群上電在"本埼物圖轉(zhuǎn)子由抒F族心、翻債砧和旋軸軸蛆成.水破體用窠作為網(wǎng)出41為噩踣曲法舞子鐵心用來明守她，的分命卜握耗軸用小住刀地力打除M普。子鐵心悅（用山體內(nèi)制&H沙子鐵心的外蒯劇上均用的開外許多小齒，在安裝時兩段轉(zhuǎn)子也;與福廣產(chǎn)小將距隼精精般黑用不導(dǎo)闔的材料制曲,大X敬常用卜然尚.轉(zhuǎn)子分為中段T段轉(zhuǎn)子的噫力就雄轉(zhuǎn)于伐面尋過氣獻E入建于糖心內(nèi)藻.賽為HSL另一段轉(zhuǎn)子的磁力姓

2、船痘子上ffli穿過#（選人轉(zhuǎn)子.林為區(qū)徽.從輔閏上看好于的N頓利強則齒中心竣并不是對齊的，而是沿軸向相U懵開單個街竄*定了上均句分存*個股力唯幅的演餐上R均與分串了5個小場.施子哪硬上的小齒之間的抗樂與轉(zhuǎn)子的小的占距相同.定子上裝有兩相對秫的財.噓相放量在4干上相起的曲十歸上同的恃爺U埋置2-1是畬犬步也3批段比累F*.2-1T5ueJDptcurcofhxbradsicppiigmcitorB2-2工會式少過電燼從小界為的FlgZ-2Thesmctircafhybridsteppingmcxoc2.2混合式步道電機的原理2.2.1 混合式步進電機的技術(shù)指標(biāo)沿合式步進電機的技術(shù)指標(biāo)分為建金參

3、數(shù)和動力參數(shù)以卜格分別評細介維2種處態(tài)叁數(shù)和動態(tài)壽救，(1)海態(tài)參數(shù)相致聲送電機的繞組續(xù)網(wǎng)的組數(shù).目前較為常見的有兩相.三相、因相步送電機。和數(shù)不同，運行打的步距角也小到間.實以此用中應(yīng)該隈據(jù)不同的需求來法掙不同和題的步進電機.步歷角一控制系統(tǒng)向張動也將發(fā)出一個驅(qū)動陳沖信號.步進電機運行的角度.拍笠一完成一個周期性磴場變化所需要的勵磁腦沖數(shù)，或步進電機鴇過一個齒距所需要的慚翅欣件數(shù).定位轉(zhuǎn)矩一步進電機在不逸電的情血下,樸尸本身所具備的/定力矩,保特轉(zhuǎn)矩一步送電機在已經(jīng)通電但沒有轉(zhuǎn)動的情況下，定于秘住種子所普裝幻特矩保持轉(zhuǎn)矩是步或電機的立姿當(dāng)教之一,步進電機在僚逑運行B、J的舶出料炬按近保持轉(zhuǎn)拜

4、.動態(tài)參政步距明精慎一步過電機運行酎的步距角的實際值與理論值第談差.用百分比可以袤示為！誤差/與和角”00%.失步一步逋電機運行時的實際步放與理論步故不相等.這腫現(xiàn)興稱為失抄.失調(diào)角一轉(zhuǎn)子的齒徉線與定子的齒軸線之詞的侑杼角度.大調(diào)角在步進電機的運行過程中是不可旭免的.共振點一一步進電機都有一個固定的共振區(qū)間，一般在50-8Wmm之間.名迎電機在運行時應(yīng)謀避開共莪僅間222混合式步進電機的工作原理溫合式步逐電機的，隙戰(zhàn)動勢分為兩郅分，一部分是由轉(zhuǎn)亍永地體產(chǎn)生的觸動勢一部分是由定子統(tǒng)組產(chǎn)生的赳動勢川6在不同的的極下，兩稗謾動勢的合成疔式是不同的,有升利加，破動勢的方向Ml木繞姐中電流方向的變化而變

5、化。如圖2所示的一臺兩相冕合式步進電機，定子為兩相八極,定干的每個懶極的報陵上均勻分布有5個小街轉(zhuǎn)子上均勻分布有50個小場.當(dāng)定于上任苞一個數(shù)的小齒名轉(zhuǎn)子的一個小施的軸線重合時.此時相兜的定我子的為相互之他正好出開1?4個齒鄧從圖中可以石出，定了為曲捫燒祖，由王動器供給同極性的敢沖，相當(dāng)于生動揖格兩相統(tǒng)用提供正負膿沖在牯子上反有磁妖或定于境里不遮電的情況下,強干不會產(chǎn)生持短，步進電機不會潔動.只有在轉(zhuǎn)子的水出體和定于速電繞組的缺間作用F.特f才會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，步進電機才會旋轉(zhuǎn)起來，當(dāng)定產(chǎn)的各相繞蛆漫布速電時，、陳中的磁動勢只軀下轉(zhuǎn)于永磁體產(chǎn)生的碓動勢.如祟電機的結(jié)構(gòu)是完全對稱的，那么注定了的名

6、相展組沒有通電的情幾下定子每個破出下的破功勢則完仝相等，步道電機的電破轉(zhuǎn)建為零.泯合式步進電機可以采用不同的通電方式運行，常見的ifi電方式有單四扣、雙四柏、單雙八拍等.哥采用單相通電方式時，例如當(dāng)八相燒組通電封，轉(zhuǎn)子的平衡位置如圖23所示.此時定子的盥極上有一羋是有颼勢即1357板花仁的極性分別為NSNS每兩個相翎的定子跟板問夾的齒距較為5086M/%如果依子向右偏離了一定的角度.則定轉(zhuǎn)了的相對位置及轉(zhuǎn)子的特建方向如剖27所示,從田中可以看出，在不同磁極下轉(zhuǎn)炬的方向是一致的，作用的方向都是使轉(zhuǎn)產(chǎn)運行到平衡位置這是因為在電機的西端.定子的極性是相同的而轉(zhuǎn)子的極性是相反的.但是定于如轉(zhuǎn)子之間相互

7、揩開了1/4個齒踐，所以當(dāng)聶子儡離了平衡位置后拈子兩用的料地方向卻是相同的.同時可以得出以下結(jié)論.源合式步進電機的擔(dān)子運行到平衡位置時，核性相反的定勒子的極卜型最大.而極性相詞的定轉(zhuǎn)子的很下56導(dǎo)地小IS23人相遇電時修土的5倒依五Fig2-3lliebalajvcepwil'wnofroiorM>hCTApha&eeteetneilyM一甫丁一畝T/鳳j_n_眄;凡圖24轉(zhuǎn)手U右時的轉(zhuǎn)笈力協(xié)BlHg2-4Ihelorquedirectionwhenrotexturntoright當(dāng)定f的各相境組按ARCD.頓序輪流為電燈跳班每改交一次建電狀態(tài).4子延港轉(zhuǎn)知的方向運行】發(fā)

8、個齒距.印360"（4"。）1.8當(dāng)定干曉例按單A拍.雙四拍和單八拍方式通電時.燒鋁每改變一次通電軟態(tài).轉(zhuǎn)子運行的角度分別為1.8。-0.肥繞組琢改變一次逋電狀態(tài)。狀，就相應(yīng)的運行個步距用，當(dāng)境組的®41狀態(tài)技照媽電方式情壞改變一次后.出了就運行個位距由2.3 混合式步進電機的通電方式/更電機有三線式.五線式和六線式,但它們的拽制方式卻是相同的部要以脈沖傳弓也流來艱動.如柒步道電機每鬼的周折要200個膚沖信m來驅(qū)動.則可以計笄山每個飄動H沖信號能使步送電機前道38FNKM%其大行的角度與脈沖的個收成正比關(guān)系.羅道電機的正、反痣由彈動陳沖的賺序來控制.如國24所示為

9、一色兩和四法就步進電機的等效電路圖它有4條助醵信號段AA-,B一B-,通過這3條財赳信號或給芳港電機發(fā)出一定順序的必動脈沖電比佶號就可以使步迸電機運行起來.每給一個煙動版沖信燈,步進電機就運行一個步距角,各出繞娟的通電狀態(tài)循環(huán)改變一次后.步進把機就運行一個齒距.冕27品令鬼/it電機的子數(shù)電不印F粵2-5Theequivalent<IcctfkalpictureofhybridMeppvigmotor混合式步巡電機的通電方式有全步通電和半步酒電兩腫.對兩招火線混合式步進電機,全步港電又可以分為單四拍和雙四拍；半步通電又可以稱為單雙八拍."華”是指每次只有一相繞組導(dǎo)通,“為r是指

10、班次有兩相繞組同時導(dǎo)通：“四柏”是折繞組的通電方式短循環(huán)一次需蓼換和四次，“八拍”是指繞繃的通電方式每漏環(huán)一次需耍換例八次.以下以兩棉四線混合式步送電機為例分別介用這三片通電方式.(1>單四拈通電一在任意一個瞬間.步進電機的境微只有一情線圈通電.持制器每發(fā)出一個驅(qū)動脈沖信號,走進電機就運行一個步即角.這種通電方式的特點是，控制忖度高.能耗低.但輸出轉(zhuǎn)矩較小.振動較大.表31和圖36所示力步進電機的四拍正特時的各相燒組通電喚序&和電壓笠形圖。如果指要控制步進電機反特,則技相反的順序給各出繞組通電即可.圖中“廣友示“ON、“CT表示"OFf.A2-1單四犯通電意序人Tdbk

11、2I1加e辰mealor<Jerofsingle&beatsSTEPM1>A-B-1100Q2010030010000二TJIRTUWJL192.6強0#通七酎衲分柯龜原凌好Pig16Thewruhgcwaveformofsangle4bents(2)雙四拍通電在任建一個瞬間.步進電機的繞組有兩個相線圖同時通電.控祝器年發(fā)射一今更動欣沖信號,步進電M航運行一個抄此角.這種通電方式的掙點是看出樸矩較大.振動較小.表然2和圖2-7所示為步進電機雙網(wǎng)拍正轉(zhuǎn)時的令相繞組通電順序表和電壓波形圖.A2-2從口角電電聯(lián)月ATable?2Thectectncalorderofdouble4

12、bwus加/_rmuuwwi_fi2-7MD拉通電時的缶T電A注廢F027T7kwavefomofdouVk§bsb什）中雙八拍一或嗣的通電方式為一相和二相文哲5通.如果在某一時刻有一和繞出導(dǎo)，那么下一時刻就存兩相曉旭同時與通.以此婚環(huán).控制器每發(fā)出個膽動脈沖信號.步進電機就運行172個步距角.這種通電方式的特點是：控制林度高、運行平改性好，因此應(yīng)用較為廣泛.表22和圖28所示為步進電機單就八拍正拈時的各相繞機通電順序友利電里被膨圖，A2-1單版人/抗電修42Tablc'2-JTheelectrica!orderofsmgleanddouble8beatsSTEPA-13A-

13、B-1Q0Q211003010040110500106001J7000161001小沖nruirLnjwLR圖2-»隼從八依工電葉的各相電區(qū)*冷Fg2-8Thevohascavcfcnnofsingleanddouble8beats以上是兩相步迸電機的三種通電方式.用產(chǎn)通電方式運行時的控制精度和平期性就不一樣,實際應(yīng)用中應(yīng)該選并合適的通電方式給人進電機的繞組供電.2.4 混合式步進電機的教學(xué)校里2.4.1 電星和科博的推號本課題選用兩相混自式步迸啦機作為歷究對象，該班機的定子林書網(wǎng)對橫,H磁路的簡化模型如圖2月所示.前面提到過混合式加進電機的氣除微動彈介為兩部分：一部分是由巖子水阻體

14、產(chǎn)生的出動外：一部分是由定于婕組產(chǎn)生的破動勢，為了推行方便.此模型劃咯了定子各個假之間的溫破以及轉(zhuǎn)手成配體上的湖里這腫方法不會對電機的分析產(chǎn)生結(jié)論性的影響.82-9瑪柏顯得式多遑色加防化總結(jié)或壁FK2-9Themagneticcrcuilmodelof2。phweshyhriJstepp-rgmior在電機定了的八個極中,沿野心對稱的兩個板足網(wǎng)-和能，它們的通電秋志是完全相同的.因此，我們可以將這八個模石戌足四對極.加圖29所示，年，外，5分別為定于線組四對板上的世勢,它們的大小白統(tǒng)絹的電流大小.現(xiàn)紇圈的印.數(shù)決定.它W的方向由跣組線的中的電流的方向決定；人一八人。分即為轉(zhuǎn)子（I）段鐵心上對應(yīng)

15、的各對極的齒層磁導(dǎo),仆,2A1A旬分別為轉(zhuǎn)子CII）及鐵心上對應(yīng)的各對極的齒層磁導(dǎo)A.為尊子永電體的磁導(dǎo).門，為轉(zhuǎn)子永電體的逮務(wù)”以.極的Mi中心淺作為傳子伸置用的多考點，精子所在的位55用轉(zhuǎn)手的近中心淺至.參考點的夾角來瓦示.為了請舞方便，忽躋磅舊函數(shù)的2次及以上次數(shù)的諧波分量,S過妓性分析后可以得出（I）段鐵心告?zhèn)€極的齒層破導(dǎo)I為：(八產(chǎn)人廣AjGosdA”人電Acos(090.)A°八3n。.(2*1)Ac|=)*+ACos(4|gO)八0-AjCosOA«n三AA|COS(0-27O')=A。-ASin°將I段鐵心的位置移動1/2個齒距角便可以錦到

16、<11)段鐵心的位胃,經(jīng)過錢性分析后可以將出(】”段鐵心各個極的齒層熱號為：fM«Ao-Alcos0A”=A©一人sintf<'八42-2A715sAe八mcost/L人力三人6十人"畝0式中，Ao為兩個極的次層磁導(dǎo)的平均分fil:八為兩個版的齒層超導(dǎo)的基波分量.C1)定利于互愿的推討當(dāng)定子繞匆線制中的電流為零時，定子繞維沒有助燃作用,定廣繞組各時極的心分JFb.E.吊都為號，此時只有轉(zhuǎn)子的木叱體作為電機眠路的勵返源勵磁，可以求用永磁體的遮通力：(2-3)令2uA力(2A0+A.).則中.2人人“.人表不外做法的蜓R舜系數(shù).當(dāng)茸子永磁體的破明為

17、零時.即當(dāng)A.T9,*.r0時.永娥竹的他用以相當(dāng)于全部加在外部碘班上：實際上七小于】.外部甜路的磁玨呼為乙匕,外陸破潞的磴號為2八0定于坎心4條支路的底導(dǎo)為4A。，定子鐵心4條支段的磋壓降為T&E，因此，定了蛛心4條支路各自的褪通分別為：e1HA|8s<9>%二丸J(A。*Agin6)1(2.4)%JJ(A。A/osO)l中力0=g*.匕(八。-人/訪6)L中.二1木五式八6-A|COS0）Ra吁;M:（AA）smd）A.（2.5）牝卻=-q*/k（AA|3s6）Igj"-；&R（Ao+AISin°）兒N去小建千粒心上祗個檄的堂堀戊劇的克敢根也

18、燒組線圈的統(tǒng)向及連接力大.可以求得A.B兩相戰(zhàn)組的總6£的m為：（="件川+中執(zhí)-功加一電加），:2匕2NA|CoM=“一町4_Q>（36）y2%/lNA，ir）e加果篇/于水電體嚀效或一個勵電統(tǒng)姐.今貝線圈的匝效為則財以電源為m，可以上科定轉(zhuǎn)子的互!s為;.W.«2kAC.VA.sintf«jR!9IMl少2%w人co"C2-7)C2）燒組自感及可寫的推導(dǎo)當(dāng)定下繞組只有一相通電時，例如乙=/，%=0,可以計日出A，口通電境機的日感及對B相繞沮的五購當(dāng)乙二八jJO時，各相繞組的磴分為,入&£一即=心夠心乃產(chǎn)丹°

19、C2-8)在是子繞組的磁勢作用下.可以求婷當(dāng)A和繞繃通電時轉(zhuǎn)子火破弊的磁通臺為:n4壯認加人)4j*f0=?k.N【Rcos。(2-9)吊尸表示定于磁通在爐于永獨體支部卜產(chǎn)牛的破幣牌.則:尸二1,也二iAn/co§82NmA2A.2A。十A.Aj2A.十人.IW；可4求得A相繞機的通電電近在各交路產(chǎn)生的磁通為,當(dāng)($=")時sCVZ-l./V/cosA,<N/A*/WCO£JA,2f®lr=kA7cas4/A.當(dāng)UM時I9”A拊線館的自破法加%N(%jRL-eg)=4N"(Z-與A劌8s動A川談組對B相繞組的ktffilZj：的uN(&l

20、t;%j©必一中小-中q)=-2卜招"sin20A國繞組的自感為:A.=，=M4-2&A)-2A.N)'cosieA出繞組對R相統(tǒng)組的勺思為；“產(chǎn)孕=-2匕”人尸山乃B吊繞組的自感為N4夕,牛，VGA©2工人J,A|cos2l9B由緩妣對人根垃組的互感為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自制及互感的簡化公式令%一編A).2%則日感及互感的簡化公式為,(2.20)4。13cos20%=k+kCOS2。Ac£=

21、-/*口2。2.4.2 轉(zhuǎn)距和我劫方租的懵號(1)轉(zhuǎn)爐方程根翻混合式步進電機的氣隙磁動臥山的部分組成，可以得*混合式力逃亳機的電國轉(zhuǎn)柜也懸由兩部分拆成皿，分別是定子繞坦當(dāng)電后的型動勢所產(chǎn)生的感應(yīng)妹地73水退體出動勢F.和定子繞蛆電流/所產(chǎn)生的磁動勢共同作用而產(chǎn)生的東碳轉(zhuǎn)府匚.當(dāng)定了統(tǒng)組有一加通電時，步進電機的磁能為：尸C2.2I)式中L去示曲進電機的燒緞電感，/表示饒過定于境赳的電流.當(dāng)定子境姐”兩機同時地電時.山下兩相通電班組之同存在互生的作用,所以電爪的雷應(yīng)城兜為：C322)式中表示小選電機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)，2”未小步達電機定子繞組的白礴，2“我示步進電機定干統(tǒng)組的豆柳.兒子的啰底轉(zhuǎn)出為：J"巾心必弘,5劃dof*2026a023。'to案將水送體建立的磁場等效成轉(zhuǎn)子電流人助磁所產(chǎn)生的燃場.可用：C2-24)式中：/為永剛體的等效勵把電流，時2、H.為定子的八、B相境組與水電體等效磁場的互尊.因為7；=%十，所以可得步進電機的電磁料短為:"咱線"片鬻+丸鬻J