第三章执行元件演示课件.ppt

可变磁阻(VR-Variable Reluctance)型 可变磁阻型步进电动机 该类电动机的定子与转子均不含永久磁铁，故无励磁时没有保持力。另外，需要将气隙做得尽可能小，例如几个微米。这种电动机具有制造成本高、效率低、转子的阻尼差、噪声大等缺点。但是，由于其制造材料费用低、结构简单、步距角小，随着加工技术的进步，可望成为多用途的机种。 2) 永磁(PM-Permanent Magnet)型 PM型步进电动机的转子2采用永久磁铁、定子1采用软磁钢制成，绕组3轮流通电，建立的磁场与永久磁铁的恒定磁场相互吸引与排斥产生转矩。其结构如图3.11所示。这种电动机由于采用了永久磁铁，即使定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用做定位驱动。PM型电动机的特点是励磁功率小、效率高、造价低，因此需要量也大。由于转子磁铁的磁化间距受到限制，难于制造，故步距角较大。与VR型相比转矩大，但转子惯量也较大。 3)混合(HB-Hybrid)型 混合(HB-Hybrid)型例 混合型步进电动机 该型步进电机不仅具有VR型步进电动机步距角小、响应频率高的优点，而且还具有PM型步进电动机励磁功率小、效率高的优点。它的定子与VR型没有多大差别，只是在相数和绕组接线方面有其特殊的地方，例如，VR型一般都做成集中绕组的形式，每极上放有一套绕组，相对的两极为一相，而HB型步进电动机的定子绕组大多数为四相，而且每极同时绕两相绕组或采用桥式电路绕一相绕组，按正反脉冲供电。 这种类型的电动机由转子铁心的凸极数和定子的副凸极数决定步距角的大小，可制造出步距角较小(0.9°~3.6°)的电动机。永久磁铁也可磁化轴向的两极，可使用轴向各向异性磁铁制成高效电动机。 混合型与永磁型多为双极性励磁。由于都采用了永久磁铁，所以，无励磁时具有保持力。另外，励磁时的静止转矩都比VR型步进电动机的大。HB和PM型步进电动机能够用做超低速同步电动机，如用60Hz驱动每步1.8°的电动机可作为72r／min的同步电动机使用。 步进电动机与DC和AC伺服电动机相比其转矩、效率、精度、高速性比较差，但步进电动机具有低速时转矩大、速度控制比较简单、外形尺寸小等优点，所以在办公室自动化方面的打印机、绘图机、复印机等机电一体化产品中得到广泛使用，在工厂自动化方面也可代替低档的DC伺服电动机。? 二、步进电动机的工作原理 如上图a所示，如果先将电脉冲加到A相励磁绕组，定子A相磁极就产生磁通，并对转子产生磁拉力，使转子的1、3两个齿与定子的A相磁极对齐。而后再将电脉冲通入B相励磁绕组，B相磁极便产生磁通。由图b可以看出，这时转子2、4两个齿与B相磁极靠得最近，于是转子便沿着逆时针方向转过30° 角，使转子2、4两个齿与定子B相磁极对齐。如果按照A→B→C→A的顺序通电，转子则沿反时针方向一步步地转动，每步转过30°，这个角度就叫步距角。显然，单位时间内通入的电脉冲数越多，即电脉冲频率越高，电动机转速就越高。如果按A→B→C→A→…的顺序通电，步进电动机将沿顺时针方向一步步地转动。从一相通电换接到另一相通电称为一拍，每一拍转子转动一个步距角。像上述的步进电动机，三相励磁绕组依次单独通电运行，换接三次完成一个通电循环，称为三相单三拍通电方式。 如果使两相励磁绕组同时通电，即按AB→BC→CA→AB→…顺序通电，这种通电方式称为三相双三拍，其步距角仍为30°。 还有一种是按三相六拍通电方式工作的步进电动机，即按照A→AB→B→BC→C→CA→A→…顺序通电，换接六次完成一个通电循环。这种通电方式的步距角为l5°，如下图所示。 若将电脉冲首先通入A相励磁绕组，转子齿1、3与A相磁极对齐，如上图中a所示。然后再将电脉冲同时通入A、B相励磁绕组，这时A相磁极拉着1、3两个齿，B相磁极拉着2、4两个齿，使转子沿着逆时针方向旋转，转过l5°角时，A、B两相的磁拉力正好平衡，转子静止于图中b的位置。如果继续按B→BC→C→CA→A…的顺序通电，步进电动机就沿着逆时针方向，以l5°步距角一步步转动。 步进电动机的步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越高。通常的步矩角是1.5°或0.75°，为此需要将转子做成多极式的，并在定子磁极上制成小齿，如右图所示。 定子磁极上的小齿和转子磁极上的小齿大小一样，两种小齿的齿宽和齿距相等。当一相定子磁极的小齿与转子的齿对齐时，其他两相磁极的小齿都与转子的齿错过一个角度。按着相序，后一相比前一相错开的角度要大。例如转子上有40个齿，则