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[牛人杂谈]

步进电机工作原理

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楼主
一、步进电机原理
由于步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相步进电机原理。
1、结构:
电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3T、2/3 T,(转子相邻两齿轴线间的距离为齿距以 T 表示),即 A 与齿 1 相对齐,B 与齿2 向右错开 1/3 T,C 与齿 3 向右错开 2/3 T,A'与齿 5 相对齐,(A'就是 A,齿 5 就是齿 1)定转子的展开图如 图所示:

2、旋转:
如A 相通电,B,C 相不通电时,由于磁场作用,齿 1 与A 对齐,(转子不受任何力,以下均同)。
     如 B 相通电,A,C 相不通电时,齿 2 应与 B 对齐,此时转子向右移过 1/3 T,此时齿 3 与 C偏移为 1/3 T,齿 4 与 A 偏移(T -1/3 T)=2/3 T。
如 C 相通电,A,B 相不通电,齿 3 应与 C 对齐,此时转子又向右移过 1/3 T,此时齿 4 与 A偏移为 1/3 T 对齐。
如 A 相通电,B,C 相不通电,齿 4 与 A 对齐,转子又向右移过 1/3 T。
这样经过 A、B、C、A 分别通电状态,齿 4(即齿 1 前一齿)移到 A 相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按 A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3 T,向右旋转。如按 A,C,B,A……通电,电机就反转。
由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
     不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用 A->AB->B->BC->C->CA->A这种导电状态,这样将原来每步 1/3 T 改变为 1/6 T。甚至于通过二相电流不同的组合,使其 1/3 T变为 1/12 T,1/24 T,这就是电机细分驱动的基本理论依据。

沙发
xinpian101|  楼主 | 2018-9-28 14:52 | 只看该作者
不难推出:电机定子上有 m 相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移 1/m,2/m……(m-1)/m,1。
并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件,理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。

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板凳
xinpian101|  楼主 | 2018-9-28 14:53 | 只看该作者
3、力矩:
电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量 Ф)当转子与定子错开一定角度产生力 F 与(dФ/dθ)成正比 。

其磁通量 Ф=Br*S 。Br 为磁密;S 为导磁面积 。
F 与 L*D*Br 成正比。L 为铁芯有效长度;D 为转子直径。
Br=N·I/R。N·I 为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数);R 为磁阻。
力矩=力*半径
力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 成正比(只考虑线性状态)
因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。


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地板
598330983| | 2018-9-28 16:56 | 只看该作者
理论太详细了。

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5
wahahaheihei| | 2018-9-28 19:43 | 只看该作者
原来如此我还以为一对一呢原来不是,都有错位,才好转起来。

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6
wanduzi| | 2018-9-28 20:48 | 只看该作者
这给我很好的上了一课。

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7
643757107| | 2018-9-28 21:26 | 只看该作者
好神奇,以前我以为都是1:1呢,看来我想错了。只知道怎么用,不知道原理真不行啊。

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8
天灵灵地灵灵| | 2018-9-29 14:22 | 只看该作者
没看太懂,是3对4?

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9
晓伍| | 2018-9-30 09:50 | 只看该作者
跟相位差有关系吗

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10
yiyigirl2014| | 2018-10-9 21:20 | 只看该作者
楼上应该说的对,这个齿不对应,应该就是为了一个差。

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11
734774645| | 2018-10-12 19:45 | 只看该作者
有必要学习一下

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