反应式步进电机

发布时间：

2023/06/07

结构：电机转子均匀分布着许多小齿，定子齿具有三个励磁绕组电阻，几何轴依次分别与转子齿轴错开。

1, 结构：

电机转子均匀分布着许多小齿，定子齿有三个励磁绕组电阻，几何轴依次分别与转子齿轴错开。0、1/3て、2/3て（相邻两个转子齿轴之间的距离为齿距て），即A与齿1对齐，B与齿2右错开1/3て，C与齿3右错开2/3て，A’与齿5对齐，（A’即A，齿5即齿1）

2, 旋转：

例如A相通电，B、C相不通电，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，下同）。如果B相通电，A、C相不通电，则齿2应与B对齐。此时，转子右移1/3て，则齿3与C错开1/3て，齿4与A错开（て-1/3て）=2/3て。如果C相通电，A、B相不通电，则齿3应与C对齐。此时，转子右移1/3て，齿4与A错开1/3て。如果A相通电，B、C相不通电，齿4与A对齐，转子右移1/3て。这样，经过A、B、C、A通电状态后，齿4（即齿1前一个齿）移到A相，电机转子右移了一个齿距，如果不断地A、B、C、A……通电，电机每步（每个脉冲）转动1/3て，向右旋转。如果按A、C、B、A……通电，电机反转。可见，电机的位移和速度与导电次数（脉冲数）和频率一一对应。而方向则由导电顺序决定。但是，考虑到转矩、平滑性、噪声和减小角度等因素。常采用A-AB-B-BC-C-CA-A的导电状态，使原来的每步1/3て变为1/6て。甚至通过两相电流的不同组合，使其1/3て变为1/12て、1/24て，这就是电机细分驱动技术的理论基础。不难引申：电机定子有m相励磁绕组，其轴线与转子齿轴错开1/m、2/m……(m-1)/m、1。并且根据一定的相序导电，电机可以控制正反转——这就是旋转的物理条件。只要满足这个条件，理论上我们可以制造任何相数的步进电机，由于成本等方面的考虑，市场上一般是二、三、四、五相居多。

3, 转矩：

电机通电后，定子和转子之间会产生磁场（磁通Ф），当转子和定子错开一定角度时产生力F，且与（dФ/dθ）成正比，S其磁通Ф=Br*S，Br为磁密度，S为磁导面积，F与L*D*Br成正比，L为铁芯有效长度，D为转子直径，Br=N·I/R，N·I为励磁绕组匝数安（电流乘以匝数），R为磁阻。转矩=力*半径，转矩与有效电机体积*匝数*磁密度成正比（只考虑线性状态），因此，有效电机体积越大，励磁匝数越多，定转子气隙越小，电机转矩越大，反之亦然。