什麼是混合步進電機?


混合步進電機結合了可變電阻和永磁步進電機的特點。在混合步進電機中,轉子中間設有一個軸向永磁體。永磁體被軸向磁化以產生一對極性標記為 N 和 S 的磁極,如圖 1 所示。

在軸向磁體的兩端安裝端蓋。端蓋具有相同數量的齒,這些齒被軸向磁體的相應極性磁化。轉子兩個端蓋的橫截面如圖 2 和圖 3 所示。

假設定子有 8 個磁極,每個磁極有一個線圈和 5 個齒。因此,定子上共有 40 個磁極。此外,轉子的每個端蓋都有 50 個齒。因此,步進電機的步進角由下式給出:

$$\mathrm{步進角 =\frac{𝑁_{𝑠} − 𝑁_{r}}{𝑁_{𝑠}𝑁_{𝑟}} \times 360°}$$

其中,NS 是定子磁極數,Nr 是轉子磁極數。

$$\mathrm{∴ 步進角 =\frac{50 − 40}{50 \times 40}\times 360°= 1.8°}$$

上圖顯示了一個步進角為 1.8° 的混合步進電機。在圖 2 中,可以看出轉子齒與定子齒完全對齊。但是,從圖 3 可以看出,轉子齒與定子槽對齊。這可以透過說明兩個端蓋的齒彼此錯開半個齒距來描述。永磁體被軸向磁化,因此左端蓋上的所有齒都獲得南極性,而右端蓋上的所有齒都獲得北極性。

磁極 1、3、5 和 7 上的線圈串聯形成 A 相。類似地,磁極 2、4、6 和 8 上的線圈串聯形成 B 相。當 A 相通以正電流時,定子磁極 1 和 5 成為南極,定子磁極 3 和 7 成為北極。因此,具有北極性的轉子齒與定子磁極 1 和 5 對齊,而具有南極性的轉子齒與定子磁極 3 和 7 對齊。現在,當 A 相斷電並透過正電流使 B 相通電時,轉子將逆時針方向旋轉一個完整的 1.8° 步進。

接下來,當 A 相通以負電流時,轉子將沿相同方向(逆時針)進一步移動 1.8° 角。為了使轉子進一步旋轉 1.8°,需要透過負電流使 B 相通電。因此,為了使轉子逆時針方向以 1.8° 的步進旋轉,各相需要按 +A、+B、-A、-B、+B、+A……的相序激勵。同樣,為了使轉子順時針方向旋轉,相序應為 +A、-B、+B、+A……。

現在,如果從混合步進電機中去除激勵,則轉子將繼續保持在去除激勵之前的相同位置。這是因為永磁體產生的保持力矩或約束力矩阻止了轉子向任何一個方向移動。

混合步進電機的優點

混合步進電機的優點如下:

  • 與可變電阻步進電機相比,混合步進電機的步長較小。

  • 混合步進電機具有比 VR 步進電機更大的單位體積扭矩。

  • 混合步進電機在繞組斷電時提供保持力矩。

  • 混合步進電機較少發生共振。

  • 混合步進電機在較低速度和較低步進速率下具有較高的效率。

混合步進電機的缺點

混合步進電機存在以下缺點:

  • 混合步進電機的效能受磁強變化的影響。

  • 由於轉子磁體的存在,混合步進電機具有較高的慣性和重量。

  • 混合步進電機比可變電阻步進電機更昂貴。

更新於: 2021年9月24日

1K+ 瀏覽量

開啟你的 職業生涯

透過完成課程獲得認證

開始學習
廣告