步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列,輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)動(dòng)情況下,它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù);做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí),其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系,不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電機(jī)能直接接受數(shù)字量的控制,所以特別適宜采用微機(jī)進(jìn)行控制。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理
電機(jī)的定子上有六個(gè)均布的磁極,其夾角是60o。各磁極上套有線圈,按圖1連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個(gè)小齒。所以每個(gè)齒的齒距為θE=360o/40=9o,而定子每個(gè)磁極的極弧上也有5個(gè)小齒,且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40,其比值是一分?jǐn)?shù),這就產(chǎn)生了所謂的齒錯(cuò)位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對齊,如圖1,那么B相和C相磁極的齒就會(huì)分別和轉(zhuǎn)子齒相錯(cuò)三分之一的齒距,即3o。因此,B、C極下的磁阻比A磁極下的磁阻大。若給B相通電,B相繞組產(chǎn)生定子磁場,其磁力線穿越B相磁極,并力圖按磁阻最小的路徑閉合,這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩(磁阻轉(zhuǎn)矩)的作用而轉(zhuǎn)動(dòng),直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊,恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過3o;此時(shí)A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開三分之一齒距。接著停止對B相繞組通電,而改為C相繞組通電,同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用,轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向再轉(zhuǎn)過3o。依次類推,當(dāng)三相繞組按A→B→C→A順序循環(huán)通電時(shí),轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針方向,以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3o的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)起來。若改變通電順序,按A→C→B→A順序循環(huán)通電,則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針方向以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3o的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)槊恳凰查g只有一相繞組通電,并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電,故稱為單三拍運(yùn)行方式。單三拍運(yùn)行時(shí)的步矩角θb為30o。三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有兩種通電方式,它們分別是雙三拍運(yùn)行,即按AB→BC→CA→AB順序循環(huán)通電的方式,以及單、雙六拍運(yùn)行,即按A→AB→B→BC→C→CA→A順序循環(huán)通電的方式。六拍運(yùn)行時(shí)的步矩角將減小一半。
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