步進(jìn)電機(jī)的工作原理

以磁阻式步進(jìn)電機(jī)為例,介紹一下步進(jìn)電機(jī)的工作原理,圖1. 1是磁阻式步進(jìn)電機(jī)工作原理的示意圖。它的定子上有六個(gè)極,轉(zhuǎn)子有四個(gè)極。定子磁極上繞有三組繞組,每組繞組由相互串聯(lián)的兩個(gè)線圈構(gòu)成。一組繞組叫做一相。因此,圖1. 1所示的電機(jī)為三相步進(jìn)電機(jī)。直流電源通過(guò)開關(guān)I、Ⅱ和Ⅲ,驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)繞在定子上的繞組。狀態(tài)(1) ,開關(guān)I閉合,A相通電。由于A相繞組受到激磁,

空氣隙里出現(xiàn)如箭頭所示的磁場(chǎng)。A相上的兩個(gè)定子磁極和兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒對(duì)準(zhǔn),轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)。若再閉合開關(guān)R激勵(lì)B相,如狀態(tài)(2)所示, B相的定子磁極以同樣的方式產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁力線的張力作用下,產(chǎn)生逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩。于是,轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度,到達(dá)狀態(tài)(3) 。圖中,轉(zhuǎn)過(guò)的角度為15°。如果現(xiàn)在打開開關(guān)I,去掉A相的激磁,轉(zhuǎn)子將再轉(zhuǎn)15°,到達(dá)狀態(tài)(4) 。因此,轉(zhuǎn)子的角位置可以用這種開關(guān)方式進(jìn)行控制。若開關(guān)以某種時(shí)序轉(zhuǎn)換,則轉(zhuǎn)子就能以步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的方式連續(xù)旋轉(zhuǎn);若進(jìn)一步使時(shí)序轉(zhuǎn)換的速度可調(diào),則平均速度也能用這種開關(guān)方式進(jìn)行控制。

圖1. 1　磁阻式步進(jìn)電機(jī)的工作原理

實(shí)際上,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的開關(guān)是晶體管,開關(guān)信號(hào)由數(shù)字集成電路或微機(jī)產(chǎn)生。通過(guò)前面的介紹可以看到,步進(jìn)電機(jī)是一種把開關(guān)激勵(lì)的變化變換成精確的轉(zhuǎn)子位置增量運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。