什么叫步进电机(反应式步进电动机的工作原理)

步进电动机的输入功率是脉冲电压，有一个输入脉冲，电动机以一定角度旋转。这是一种“逐步”旋转的电动机，因其旋转角度与输入电脉冲数严格成正比而得名。通过改变输入脉冲的频率，可以广泛，平稳，连续地调节输出速度。它也是唯一能够执行开环控制的执行电器，广泛用于简单和经济的数控装置的修改和设计中。

与步进电动机有关的术语：

常数：电动机定子具有极数，极对数是相数。有六个极，它们是三相步进电动机，如图1所示。 5相步进电动机有10极。

位数：每次电动机定子绕组改变传导模式时，这称为位数。

步距角：转子旋转一位的空间角，用符号a表示。

齿距角：这是转子在空间中的齿距角。例如，转子具有N个齿，桨距角=360°/N。

步进电机由定子和转子组成。定子和转子磁极上有齿。定子极的磁宽度和磁槽应与磁槽的磁宽度和磁槽相同。转子。

图1是径向反作用式步进电机的基本结构示意图，定子有6个磁极，磁极螺距角为60°，每个磁极都被视为锯齿。每个极都配有控制绕组，形成A，B，C的三相绕组。转子有4个均匀分布的齿，每个齿的宽度与定子极靴的宽度完全相同，桨距角为360°/4=90°。磁通量始终以最小的电阻沿路径闭合，因此当特定相的绕组（例如A相绕组）首先通电时。将转子齿1和3与定子相A的激励对齐。这时，电动机的其他两个相（相B和相C）的励磁和转子的齿形成一个角度。错误的齿角为30°，是转子螺距角的1/3。当A相绕组断电而B相绕组通电时，相同的磁通量沿最小磁阻路径闭合，并且转子逆时针旋转30°，从而使转子齿2和4与B相对齐。刺激。此时，转子1和3的齿以及A和C相具有30°的交错齿。当B相未通电而C相通电时，转子逆时针旋转30°，使转子齿1、3和C对齐。当C相分离并且对A相通电时，由于齿仍未对齐，因此2个，4个齿与A相的磁极对齐，并且转子将齿的螺距角旋转90°并进入初始状态。当按此通电顺序通电时，电动机沿特定方向旋转，这是无功步进电动机的基本工作原理。速度由电源开和关的频率变化确定，旋转方向由电源开和关的顺序确定。 从上述工作原理可以看出，步进电动机能够逐步旋转的根本原因是每相的转子齿和定子极齿错开1/m齿距。对于三相步进电动机，如果转子齿与某个相位（例如A相）对齐，则它会与其他两个相（B相和C相）来回往复产生1/3个假齿。每个。齿交错意味着定子的相邻磁极的齿距所占据的齿距的数量不是整数。例如，上述转子具有四个齿，桨距角为90°，并且相邻磁极的磁极桨距角为60°。齿距角为60°时为2/3，不是整数。这种交错的齿状结构可以在电脉冲的作用下使步进电机旋转。错误的齿角的大小决定了阶梯角的大小，较小的阶梯角可以提高加工精度。实际上，步进电动机的转子齿数基本上由步进角的要求决定，齿数大而步进角小。但是，转子齿的数量不能为任何值，以得到错误的齿。如果定子和转子齿在某个极点下对齐，则转子齿节距必须错开1/m（m是相数）。转子齿的条件如下： z=2 m（k±1/m）

公式中的m相数

k-1、2、3，正整数。

例如，对于三相步进电动机，转子齿数为40，上式为z=2m（k±1/m），k为7并建立了方程。转子齿数为40个，可以满足错齿的要求，说明步进电机的结构是合理的。

步进电动机的步进角α由下式确定。 a=360°/mzc

其中z转子齿数

m常数

c因子，c=1或2。因子c与步进电动机的通电模式有关。当连接到两个相邻位的定子的极数相同时，c=1，当它们的极性不同时，c=2.360°/mz是定子相对于转子的交错螺距角。

步进电机的速度n（r/min）与通电频率f成正比。即

n=60a°/360°=60f/mzc（r/min）

当步进电机以传动比i（i=z1/z2）和驱动螺杆螺距t通过传动系统时，脉冲当量δ（mm/pulse）为： δ=tai/360°=ti/mzc

步进电动机的相位和齿数越多，步进角越小，等效脉冲越小。可以提高加工精度，但是电源也很复杂。目前，相对较小的步距角通常为0.75°，脉冲当量通常为0.01mm。常用步骤数为3或5步，最多6步。

步进电动机有单拍、双拍、单双拍几种不同的通电方式，以三相步进电动机为例：

（1）三相单相3位功率模式：一次只给一个相通电，然后按A→B→C→A的顺序重新通电。由于一次只能给一个相通电，因此在绕组接通时电机会失去自锁转矩，并且其稳定性很差。步距角系数c=1。

（2）三相双三拍通电方式：两相按AB→BC→CA→AB的顺序周期性地同时通电。由于每次都通电两级，因此切换时不会损失自锁扭矩，稳定性更好。步距角系数c=1。

（3）三相单双三拍(六拍)通电方式：即使按A→AB→B→BC→C→CA→A的顺序打开电源，稳定性也很好。由于一个齿的螺距一次为6位，因此步距角为另外两个，即步距角因子c=2。