什么是混合式步进電(diàn)机?混合式步进電(diàn)机工作原理(lǐ)图解

    与磁阻式一样，混合式電(diàn)机也由定子和转子两部分(fēn)组成。常见的定子有(yǒu)8个极或4个极，极面上均布一定数量的小(xiǎo)齿，极上線(xiàn)圈能(néng)以两个方向通電(diàn)，形成a相和a相，b相和b相。它的转子也由圆周上均布一定数量小(xiǎo)齿的两块齿片等组成。这两块齿片相互错开半个齿距。两块齿片中间夹有(yǒu)一只轴向充磁的环形永久磁钢。很(hěn)明显，同一段转子片上的所有(yǒu)齿都具有(yǒu)相同极性，而两块不同段的转子片的极性相反。图1是電(diàn)机里两种磁场通路的示意图。

    图1(a)是由转子上的永久磁钢磁场产生的磁通回路；图1（b)是在電(diàn)机x、y两处剖开的剖面图。每相绕组绕在8个定子磁极中的4个极上，如：绕组a绕在1、3、5、7磁极上，则绕组b绕在2、4、6、8磁极上；而且，每相相邻的磁极以相反方向绕，即，如果绕组a以正向電(diàn)流激励，则3和7磁极的磁场径向向外，而l和5磁极的磁场径向向内。b相与a相的情况类似。因此，整个電(diàn)机的通電(diàn)情况与磁场方向可(kě)用(yòng)表1概括。其電(diàn)机里的转矩，由气隙中的两种磁场共同作用(yòng)产生。

   图1 混合式步进電(diàn)机的剖面图

    (a)平行轴的剖面 (b)垂直轴的剖面

    表1 電(diàn)机的通電(diàn)情况与磁场方向表

    图2為(wèi)四相混合式步进電(diàn)机以圆周展开的剖面模型。上图是转子s极所处的剖面，下图是n极所处剖面。图中，定子齿距和转子齿距相同。先考虑磁极ⅰ和磁极ⅲ下面的磁场。定子線(xiàn)圈通電(diàn)后，磁极ⅰ产生n极，磁极ⅲ产生s极。它们构成的磁场分(fēn)布情况如实線(xiàn)所示。同一图中的虚線(xiàn)表示永久磁钢产生的磁通通路。因為(wèi)n极这段的转子齿和s极转子齿相互错开

     图2四相混合式步进電(diàn)机工作原理(lǐ)剖面图

     半个齿距，所以，仅靠定子電(diàn)流磁场并不能(néng)像磁阻式電(diàn)机那样产生有(yǒu)意义的转矩。但是，把永久磁钢产生的磁场叠加上去，情况完全变了。因為(wèi)磁极ⅰ下面的两个磁场相互增强，因此，将产生朝左的驱动力；而磁极ⅲ下而的两个分(fēn)量相互抵销，向右的力大大削弱。同理(lǐ)下图中，磁极ⅲ下面的定子磁场和转子磁场方向相同，磁极ⅰ下面的磁场方向相反，所以，也产生同样方向的力，最终得到向左的合力。转子在驱动力的作用(yòng)下，将转过1／4齿距，驱动力降為(wèi)零，达到平衡位置。

     如果切断磁极ⅰ、ⅲ的激磁，同时向磁极ⅱ、ⅳ的線(xiàn)圈通入電(diàn)流，分(fēn)别产生s极和n极。转子将向左再走一步。按照特定的时序激磁，如：a—b—a—b—a一…，電(diàn)机就能(néng)沿逆时针方向连续旋转。改变激磁时序，以a—b—a—b—a一…激磁，電(diàn)机将沿顺时针方向连续旋转。

     典型的混合式步进電(diàn)机是四相200步的電(diàn)机，步距角為(wèi)1.8°；当然，也有(yǒu)象3.6°、2°或5°步距角的混合式電(diàn)机。混合式電(diàn)机的一个完整激磁周期常由四个状态组成，转子转动四步。这时，步距角θb為(wèi)：θb＝360／(mz ) (°)

可(kě)将混合式電(diàn)机与磁阻式電(diàn)机作一比较。系统设计者选用(yòng)哪种電(diàn)机全由应用(yòng)决定。说某种型式绝对好，这是不妥当的。（http://www.hamderburg.com/版权所有(yǒu)）通常，对给定的電(diàn)机體(tǐ)积，混合式電(diàn)机产生的转矩比磁阻式電(diàn)机大；加上混合式電(diàn)机的步距角常做得较小(xiǎo)，因此，在工作空间受到限制而需要小(xiǎo)步距角和大转矩的应用(yòng)中，常常可(kě)选用(yòng)混合式電(diàn)机。混合式電(diàn)机的绕组未受激磁时，永久磁钢所产生的磁通能(néng)产生自定位转矩。虽然这比一组或多(duō)组绕组激磁时的转距小(xiǎo)很(hěn)多(duō)，但它确实是一种很(hěn)有(yǒu)用(yòng)的特性：供電(diàn)切断时，仍然能(néng)保持转子的原来位置。磁阻式步进電(diàn)机，因為(wèi)它的转子上没有(yǒu)永久磁钢，所以，转子的机械惯量比混合式電(diàn)机的转子惯量低。因為(wèi)转子惯量常常是電(diàn)机总惯量的主要部分(fēn)，因此，转子惯量小(xiǎo)，可(kě)以更快加速。此外，当负载需要移动相当大距离时，如電(diàn)机转几转，则使用(yòng)大步距角的磁阻式電(diàn)机可(kě)以减少步数。