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反应式步进电机原理

由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即a与齿1相对齐,b与齿2向右错开1/3て,c与齿3向右错开2/3て,a'与齿5相对齐,(a'就是a,齿5就是齿1)
2、旋转:如a相通电,b,c相不通电时,由于磁场作用,齿1与a对齐,(转子不受任何力以下均同)。如b相通电,a,c相不通电时,齿2应与b对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与c偏移为1/3て,齿4与a偏移(て-1/3て)=2/3て。如c相通电,a,b相不通电,齿3应与c对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与a偏移为1/3て对齐。如a相通电,b,c相不通电,齿4与a对齐,转子又向右移过1/3て这样经过a、b、c、a分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到a相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按a,b,c,a……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按a,c,b,a……通电,电机就反转。
由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用a-ab-b-bc-c-ca-a这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制--这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
3、力矩:电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量ф)当转子与定子错开一定角度产生力f与(dф/dθ)成正比s其磁通量ф=br*sbr为磁密,s为导磁面积f与l*d*br成正比l为铁芯有效长度,d为转子直径br=n.i/rn.i为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)r为磁阻。
力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。
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