步进电动机的结构与原理

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步进电动机的结构与工作原理
步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。
步进电动机
步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移。主要要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。
步进电动机的特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
步进电动机的种类
根据励磁式方式的不同分为：反应式、永磁式和混合式（又叫感应子式）三种。反应式步进电机的应用较多。
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。



图7-20 （a）三相反应式步进电动机工作原理图
A 相通电，A 方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。



图7-20 （b）三相反应式步进电动机工作原理图
同理，B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30?；



图7-20 （c）三相反应式步进电动机工作原理图
最后，C相通电，转子1、3齿和C相轴线对齐，相对B相通电比较，转子再次转动30?。
步进电动机的结构
步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成，以三相为例其定子和转子上分别有六个、四个磁极 。




步进电动机结构简图
定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。
注意：这里的相和交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线图的联接和组数的区别。



图7-22 三相反应式步进电动机结构原理图
步进电动机工作方式
(以三相步进电机为例)步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相六拍、三相双三拍等。
一、三相单三拍
三相绕组中的通电顺序为：



这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。
三相单三拍的特点：
1）每来一个电脉冲，转子转过 30?。此角称为步距角，用?b表示。
2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。
更详细的介绍请查看：微控电机 PPT