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《兩相混合式步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、3.5兩相混合式步進(jìn)電機(jī) 及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)1.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)2.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)工作原理3.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)4.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的主要特性和技術(shù)指標(biāo)1前面講述的各種伺服電機(jī)必須通過(guò)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)位置伺服。而步進(jìn)電機(jī)在開(kāi)環(huán)狀態(tài)就能實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。開(kāi)環(huán)較之閉環(huán)有如下好處：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，例如省去位置傳感器及其信號(hào)處理電路。沒(méi)有控制參數(shù)設(shè)計(jì)及其調(diào)試的問(wèn)題。不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。接線(xiàn)簡(jiǎn)單。2三種類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)永磁式步進(jìn)電機(jī)（Permanentmagnetmotors，PM)變磁阻步進(jìn)電機(jī)(VariableRel
2、uctance，VR)或稱(chēng)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)；混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(Hybrid，HB)定子繞組相數(shù)可分為兩相、三相、四相、五相等。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛。31.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)電機(jī)的定子上有八個(gè)繞有線(xiàn)圈的鐵心磁極；八個(gè)線(xiàn)圈串接成A、B兩相繞組；每個(gè)定子磁極邊緣有多個(gè)小齒，一般多為五或六齒。4轉(zhuǎn)子由兩段有齒環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心、裝在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的環(huán)形磁鋼及軸承、軸組成。將環(huán)形磁鋼沿軸向充磁，兩段轉(zhuǎn)子鐵心的一端呈N極性，另一端呈S極性，分別稱(chēng)之為N段轉(zhuǎn)子和S段轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子鐵心的邊緣加工有小齒，一般為50個(gè)，
3、齒距為7.2°。兩段轉(zhuǎn)子的小齒相互錯(cuò)開(kāi)1/2齒距。52.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)工作原理定子上有四個(gè)繞有線(xiàn)圈的磁極（齒），相對(duì)磁極的線(xiàn)圈串聯(lián)組成兩相繞組。由于同一相繞組兩個(gè)線(xiàn)圈繞線(xiàn)的方向相反，通過(guò)同一電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相反。電流從相反方向流過(guò)同一相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相反。轉(zhuǎn)子由兩段永磁體組成，一段呈N極性，一段呈S極性。每段永磁體有3個(gè)齒，齒距為120度，N極齒和S極齒彼此錯(cuò)開(kāi)1/2齒距。每轉(zhuǎn)12步的模型電機(jī)61）不通電狀態(tài)在繞組不通電時(shí)，由于磁通總是沿磁阻最小的路徑通過(guò)，磁通從N極性轉(zhuǎn)子經(jīng)定子極回到S極性
4、轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的吸引作用，當(dāng)外力力圖使軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)有一個(gè)反向力矩阻止這種轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)為自鎖（detent)力矩。72）單四拍工作狀態(tài)初始狀態(tài)，A相通電產(chǎn)生保持力矩；B相通電，定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90度，吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/4齒距（30度）；/A相通電、/B相、A相通電定子磁場(chǎng)各旋轉(zhuǎn)90度，各吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/4齒距（30度）；4步一個(gè)循環(huán)后共轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距120度，12步后轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周。每一次僅一相繞組通電，四拍一個(gè)循環(huán)，稱(chēng)之為單四拍工作狀態(tài)83）雙四拍工作狀態(tài)初始狀態(tài)，A相、B相同時(shí)通電，由于兩個(gè)定子齒的吸引，轉(zhuǎn)子移動(dòng)1/
5、8齒距15度，停在一個(gè)中間的位置；B/A相通電，定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90度吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/4齒距30度；/A/B、/BA、AB各相通電，定子磁場(chǎng)各旋轉(zhuǎn)90度，各吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/4齒距30度；4步一個(gè)循環(huán)后共轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距120度，12步后轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周；每一次兩相繞組通電，四拍一個(gè)循環(huán)，稱(chēng)之為雙四拍工作狀態(tài)因?yàn)閮蓚€(gè)線(xiàn)圈同時(shí)通電，產(chǎn)生的力矩比單四拍要大。94）□□在單四拍工作方式基礎(chǔ)上，在每?jī)蓚€(gè)單拍之間插入一個(gè)雙拍工作狀態(tài)，就成為單、雙八拍工作方式。交替使一個(gè)線(xiàn)圈和兩個(gè)線(xiàn)圈通電，每一步轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/8齒距即15度，經(jīng)過(guò)這8拍
6、以后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距120度。旋轉(zhuǎn)一周需24步。10單、雙八拍工作方式的缺點(diǎn)是產(chǎn)生“強(qiáng)、弱步”的現(xiàn)象，可利用的力矩被弱步力矩所限制，力矩的波動(dòng)較大。為了消除“強(qiáng)、弱步”現(xiàn)象，并使電機(jī)按強(qiáng)步力矩輸出，可以在弱步時(shí)繞組通以?xún)杀兜碾娏?，?duì)弱步力矩進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是步距角小，電機(jī)運(yùn)行將更平穩(wěn)。115）微步距工作方式在雙四拍工作方式中，當(dāng)兩相繞組通以相等的電流時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子停在一個(gè)中間的位置。如果兩相繞組電流不等，轉(zhuǎn)子位置將朝電流大的定子極方向偏移。利用這個(gè)現(xiàn)象我們可使電機(jī)工作在微步距方式：將兩相繞組中的電流分別按正弦和
7、余弦的輪廓呈階梯式變化。則每個(gè)整步距就分成了若干微步距。微步距方式的步距角更小，將使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。12一般稱(chēng)單四拍和雙四拍工作方式為整步距方式；單、雙八拍工作方式為半步距方式。步進(jìn)電機(jī)中定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩：定子磁勢(shì)IW（安匝），I為相電流，W為繞組匝數(shù)。轉(zhuǎn)子磁勢(shì)是由轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的，它是一個(gè)常數(shù)。所以當(dāng)定子線(xiàn)圈匝數(shù)、轉(zhuǎn)子磁鋼磁性能及定、轉(zhuǎn)子鐵心材料、尺寸已確定的情況下，電機(jī)產(chǎn)生的力矩由定子繞組電流決定。135）實(shí)際電機(jī)的工作原理線(xiàn)圈1、5、3、7串聯(lián)組成A相繞組；線(xiàn)圈2、6、4、8串聯(lián)組成
8、B相繞組。每一相四個(gè)繞組的繞線(xiàn)方向不同，通電后每個(gè)繞組所在定子磁極的極性不同。假定線(xiàn)圈1、5所在的磁極為N極，則線(xiàn)圈3、7所在的磁極為S極。14定子磁極上有40個(gè)（或48個(gè)）齒，齒距為7.2°兩段轉(zhuǎn)子鐵心上各有50小齒，齒距為7.2°，但兩段轉(zhuǎn)子的小齒相互錯(cuò)開(kāi)1/2齒距定子齒和轉(zhuǎn)子齒齒距相等。。15模型電機(jī)和實(shí)際電機(jī)的比較模型電機(jī)實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)350轉(zhuǎn)子齒距120度7.2度整步距1/4齒距30度1
