步進電機的工作原理

以磁阻式步進電機為例,介紹一下步進電機的工作原理,圖1. 1是磁阻式步進電機工作原理的示意圖。它的定子上有六個極,轉(zhuǎn)子有四個極。定子磁極上繞有三組繞組,每組繞組由相互串聯(lián)的兩個線圈構(gòu)成。一組繞組叫做一相。因此,圖1. 1所示的電機為三相步進電機。直流電源通過開關(guān)I、Ⅱ和Ⅲ,驅(qū)動電流流過繞在定子上的繞組。狀態(tài)(1) ,開關(guān)I閉合,A相通電。由于A相繞組受到激磁,

空氣隙里出現(xiàn)如箭頭所示的磁場。A相上的兩個定子磁極和兩個轉(zhuǎn)子齒對準,轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)。若再閉合開關(guān)R激勵B相,如狀態(tài)(2)所示, B相的定子磁極以同樣的方式產(chǎn)生磁場。在磁力線的張力作用下,產(chǎn)生逆時針方向的轉(zhuǎn)矩。于是,轉(zhuǎn)子沿逆時針方向轉(zhuǎn)過一個固定的角度,到達狀態(tài)(3) 。圖中,轉(zhuǎn)過的角度為15°。如果現(xiàn)在打開開關(guān)I,去掉A相的激磁,轉(zhuǎn)子將再轉(zhuǎn)15°,到達狀態(tài)(4) 。因此,轉(zhuǎn)子的角位置可以用這種開關(guān)方式進行控制。若開關(guān)以某種時序轉(zhuǎn)換,則轉(zhuǎn)子就能以步進運動的方式連續(xù)旋轉(zhuǎn);若進一步使時序轉(zhuǎn)換的速度可調(diào),則平均速度也能用這種開關(guān)方式進行控制。

圖1. 1　磁阻式步進電機的工作原理

實際上,驅(qū)動步進電機的開關(guān)是晶體管,開關(guān)信號由數(shù)字集成電路或微機產(chǎn)生。通過前面的介紹可以看到,步進電機是一種把開關(guān)激勵的變化變換成精確的轉(zhuǎn)子位置增量運動的執(zhí)行機構(gòu)。