什么是混合式步進(jìn)電機?混合式步進(jìn)電機工作原理圖解

    與磁阻式一樣，混合式電機也由定子和轉子兩部分組成。常見(jiàn)的定子有8個(gè)極或4個(gè)極，極面上均布一定數量的小齒，極上線(xiàn)圈能以?xún)蓚€(gè)方向通電，形成a相和a相，b相和b相。它的轉子也由圓周上均布一定數量小齒的兩塊齒片等組成。這兩塊齒片相互錯開(kāi)半個(gè)齒距。兩塊齒片中間夾有一只軸向充磁的環(huán)形永久磁鋼。很明顯，同一段轉子片上的所有齒都具有相同極性，而兩塊不同段的轉子片的極性相反。圖1是電機里兩種磁場(chǎng)通路的示意圖。

    圖1(a)是由轉子上的永久磁鋼磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通回路；圖1（b)是在電機x、y兩處剖開(kāi)的剖面圖。每相繞組繞在8個(gè)定子磁極中的4個(gè)極上，如：繞組a繞在1、3、5、7磁極上，則繞組b繞在2、4、6、8磁極上；而且，每相相鄰的磁極以相反方向繞，即，如果繞組a以正向電流激勵，則3和7磁極的磁場(chǎng)徑向向外，而l和5磁極的磁場(chǎng)徑向向內。b相與a相的情況類(lèi)似。因此，整個(gè)電機的通電情況與磁場(chǎng)方向可用表1概括。其電機里的轉矩，由氣隙中的兩種磁場(chǎng)共同作用產(chǎn)生。

   圖1 混合式步進(jìn)電機的剖面圖

    (a)平行軸的剖面 (b)垂直軸的剖面

    表1 電機的通電情況與磁場(chǎng)方向表

    圖2為四相混合式步進(jìn)電機以圓周展開(kāi)的剖面模型。上圖是轉子s極所處的剖面，下圖是n極所處剖面。圖中，定子齒距和轉子齒距相同。先考慮磁極ⅰ和磁極ⅲ下面的磁場(chǎng)。定子線(xiàn)圈通電后，磁極ⅰ產(chǎn)生n極，磁極ⅲ產(chǎn)生s極。它們構成的磁場(chǎng)分布情況如實(shí)線(xiàn)所示。同一圖中的虛線(xiàn)表示永久磁鋼產(chǎn)生的磁通通路。因為n極這段的轉子齒和s極轉子齒相互錯開(kāi)

     圖2四相混合式步進(jìn)電機工作原理剖面圖

     半個(gè)齒距，所以，僅靠定子電流磁場(chǎng)并不能像磁阻式電機那樣產(chǎn)生有意義的轉矩。但是，把永久磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加上去，情況完全變了。因為磁極ⅰ下面的兩個(gè)磁場(chǎng)相互增強，因此，將產(chǎn)生朝左的驅動(dòng)力；而磁極ⅲ下而的兩個(gè)分量相互抵銷(xiāo)，向右的力大大削弱。同理下圖中，磁極ⅲ下面的定子磁場(chǎng)和轉子磁場(chǎng)方向相同，磁極ⅰ下面的磁場(chǎng)方向相反，所以，也產(chǎn)生同樣方向的力，最終得到向左的合力。轉子在驅動(dòng)力的作用下，將轉過(guò)1／4齒距，驅動(dòng)力降為零，達到平衡位置。

     如果切斷磁極ⅰ、ⅲ的激磁，同時(shí)向磁極ⅱ、ⅳ的線(xiàn)圈通入電流，分別產(chǎn)生s極和n極。轉子將向左再走一步。按照特定的時(shí)序激磁，如：a—b—a—b—a一…，電機就能沿逆時(shí)針?lè )较蜻B續旋轉。改變激磁時(shí)序，以a—b—a—b—a一…激磁，電機將沿順時(shí)針?lè )较蜻B續旋轉。

     典型的混合式步進(jìn)電機是四相200步的電機，步距角為1.8°；當然，也有象3.6°、2°或5°步距角的混合式電機?；旌鲜诫姍C的一個(gè)完整激磁周期常由四個(gè)狀態(tài)組成，轉子轉動(dòng)四步。這時(shí)，步距角θb為：θb＝360／(mz ) (°)

可將混合式電機與磁阻式電機作一比較。系統設計者選用哪種電機全由應用決定。說(shuō)某種型式絕對好，這是不妥當的。（http://www.zjceztsedu.cn/版權所有）通常，對給定的電機體積，混合式電機產(chǎn)生的轉矩比磁阻式電機大；加上混合式電機的步距角常做得較小，因此，在工作空間受到限制而需要小步距角和大轉矩的應用中，常?？蛇x用混合式電機?；旌鲜诫姍C的繞組未受激磁時(shí)，永久磁鋼所產(chǎn)生的磁通能產(chǎn)生自定位轉矩。雖然這比一組或多組繞組激磁時(shí)的轉距小很多，但它確實(shí)是一種很有用的特性：供電切斷時(shí)，仍然能保持轉子的原來(lái)位置。磁阻式步進(jìn)電機，因為它的轉子上沒(méi)有永久磁鋼，所以，轉子的機械慣量比混合式電機的轉子慣量低。因為轉子慣量常常是電機總慣量的主要部分，因此，轉子慣量小，可以更快加速。此外，當負載需要移動(dòng)相當大距離時(shí)，如電機轉幾轉，則使用大步距角的磁阻式電機可以減少步數。