B 绕组 转子 图6-4三相反应式步进电机结构
图6-4 三相反应式步进电机结构
为进一步了解步进电机的工作原理,以图6-5为例来 说明其转动的整个过程,假设转子上有四个齿,相邻 两齿间夹角(齿距角)为90。当A相通电时,转子1、 3齿被磁极A产生的电磁引力吸引过去,使1、3齿与A 相磁极对齐。接着B相通电,A相断电,磁极B又把距 它最近的一对齿2、4吸引过来,使转子按逆时针方向 转动30°。然后C相通电,B相断电,转子又逆时针旋转 30,依次类推,定子按A→B→C→A顺序通电,转子 就一步步地按逆时针方向转动,每步转30。若改变通 电顺序,按A→C→B→A使定子绕组通电,步进电机 就按顺时针方向转动,同样每步转30。这种控制方式 叫三相单三拍方式,“单”是指每次只有一相绕组通 电,“三拍”是指每三次换接为一个循环。由于每次 只有一相绕组通电,在切换瞬间将失去自锁转矩,容 易失步,另外,只有一相绕组通电,易在平衡位置附 近产生振荡,稳定性不佳,故实际应用中不采用单三 拍工作方式
为进一步了解步进电机的工作原理，以图6-5为例来 说明其转动的整个过程，假设转子上有四个齿，相邻 两齿间夹角（齿距角）为900 。当A相通电时，转子1、 3齿被磁极A产生的电磁引力吸引过去，使1、3齿与A 相磁极对齐。接着B相通电，A相断电，磁极B又把距 它最近的一对齿2、4吸引过来，使转子按逆时针方向 转动30o 。然后C相通电，B相断电，转子又逆时针旋转 30o ，依次类推，定子按A→B→C→A顺序通电，转子 就一步步地按逆时针方向转动，每步转30o 。若改变通 电顺序，按A→C→B→A使定子绕组通电，步进电机 就按顺时针方向转动，同样每步转30o 。这种控制方式 叫三相单三拍方式， “单”是指每次只有一相绕组通 电， “三拍”是指每三次换接为一个循环。由于每次 只有一相绕组通电，在切换瞬间将失去自锁转矩，容 易失步，另外，只有一相绕组通电，易在平衡位置附 近产生振荡，稳定性不佳，故实际应用中不采用单三 拍工作方式
采用三相双三拍控制方式,即通电顺序按 AB→BC→CA→AB(逆时针方向)或 AC→CB→BA→AC(顺时针方向)进行,其步距角仍 为30。由于双三拍控制每次有二相绕组通电,而且切 换时总保持一相绕组通电,所以工作比较稳定。如果 按A→AB→B→BC→C→CA→A顺序通电,即首先A相 通电,然后A相不断电,B相再通电,即A、B两相同 时通电,接着A相断电而B相保持通电状态,然后再使 B、C两相通电,依次类推,每切换一次,步进电机逆 时针转过15° 如通电顺序改为 A→AC→CCB→B→BA→A,则步进电机以步距角 15°顺时针旋转。这种控制方式为三相六拍,它比三 相三拍控制方式步距角小一半,因而精度更高,且转 换过程中始终保证有一个绕组通电,工作稳定,因此 这种方式被大量采用 实际应用的步进电机如图6-4所示,转子铁心和定子 磁极上均有齿距相等的小齿,且齿数要有一定比例的
采 用 三 相 双 三 拍 控 制 方 式 ， 即 通 电 顺 序 按 AB→BC→CA→AB （ 逆 时 针 方 向 ） 或 AC→CB→BA→AC（顺时针方向）进行，其步距角仍 为300 。由于双三拍控制每次有二相绕组通电，而且切 换时总保持一相绕组通电，所以工作比较稳定。如果 按A→AB→B→BC→C→CA→A顺序通电，即首先A相 通电，然后A相不断电，B相再通电，即A、B两相同 时通电，接着A相断电而B相保持通电状态，然后再使 B、C两相通电，依次类推，每切换一次，步进电机逆 时针转过 15° 。 如通电顺序改为 A→AC→C→CB→B→BA→A，则步进电机以步距角 15°顺时针旋转。这种控制方式为三相六拍，它比三 相三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且转 换过程中始终保证有一个绕组通电，工作稳定，因此 这种方式被大量采用。 实际应用的步进电机如图6-4所示，转子铁心和定子 磁极上均有齿距相等的小齿，且齿数要有一定比例的 配合
逆时针转300 逆时针转300 逆时针转30 图6-5先讲电机工作原
图6-5 步进电机工作原理
、步进电机的主要性能指标 1.步距角和步距误差 步距角和步进电机的相数、通电方式及电机转子齿 数的关系如下:360 KmZ 式中ax步进电机的步距角 m电机相数 Z转子齿数; K系数,相邻两次通电相数相同,K=1; 相邻两次通电相数不同,K=2。 同一相数的步进电机可有两种步距角,通常为 120.6、1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。步距误差是指 步进电机运行时,转子每一步实际转过的角度与理论 步距角之差值。连续走若干步时,上述步距误差的累 积值称为步距的累积误差。由于步进电机转过一转后 将重复上一转的稳定位置,即步进电机的步距累积误 差将以一转为周期重复出现
二、步进电机的主要性能指标 1. 步距角和步距误差 步距角和步进电机的相数、通电方式及电机转子齿 数的关系如下： (6-1) 式中 —步进电机的步距角； m—电机相数； Z—转子齿数； K—系数，相邻两次通电相数相同，K＝1； 相邻两次通电相数不同，K＝2。 同一相数的步进电机可有两种步距角 ，通常为 1.2/0.6、1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。步距误差是指 步进电机运行时，转子每一步实际转过的角度与理论 步距角之差值。连续走若干步时，上述步距误差的累 积值称为步距的累积误差。由于步进电机转过一转后， 将重复上一转的稳定位置，即步进电机的步距累积误 差将以一转为周期重复出现。 KmZ 360 ＝