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的兩個線圈構成。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I、Ⅱ和Ⅲ,驅動電流流過繞在定子上的繞組。狀態(1) ,開關I閉合,A相通電。由于A相繞組受到激磁,

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

圖1. 1　磁阻式步進電機的工作原理

實際上,驅動步進電機的開關是晶體管,開關信號由數字集成電路或微機產生。通過前面的介紹可以看到,步進電機是一種把開關激勵的變化變換成精確的轉子位置增量運動的執行機構。