步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與普通電動(dòng)機(jī)不同，它隨供給電源的脈沖一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)，是一種數(shù)字電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能隨供給的電源脈沖數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)步數(shù)，而每一步的角度是固定的，所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能按控制轉(zhuǎn)動(dòng)所需的圈數(shù)、角度，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備、儀器儀表等行業(yè)。本節(jié)介紹應(yīng)用最廣的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是根據(jù)磁阻性質(zhì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩工作的，遵循磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合的原理，由磁拉力形成轉(zhuǎn)矩。前面介紹的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)也可視為步進(jìn)運(yùn)行，因每切換一組線圈電源時(shí)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，只要停止切換轉(zhuǎn)子就停止不動(dòng)了，只不過每一步的角度是30度，應(yīng)用在數(shù)控設(shè)備顯然過于粗糙。實(shí)際應(yīng)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)角度較小，下面介紹的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)模型每步為3度。   

圖1是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心，在內(nèi)周有六個(gè)磁極，每個(gè)磁極上有5個(gè)小齒，齒中心距為9度，齒寬與齒間隔大小一樣，徑向的兩個(gè)磁極組成一對(duì)磁極，定子鐵心由沖制的硅鋼片疊制而成。

由于定子磁極上的小齒的齒寬與齒間隔與轉(zhuǎn)子上的小齒一樣，所以當(dāng)定子的一對(duì)磁極小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊時(shí)，另兩對(duì)磁極小齒與轉(zhuǎn)子小齒角度相差3度或-3度，見圖3。

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)多為三相線圈，本模型的三對(duì)磁極可繞三組線圈組成三相繞組。由脈沖信號(hào)發(fā)生器按照給定的設(shè)置不斷向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器又根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)向三相線圈供電（每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)切換一次供電狀態(tài)），每一個(gè)控制脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一步，每步轉(zhuǎn)的角度稱為步距角。 

三相線圈分為A、B、C三個(gè)線圈，圖5是用三個(gè)開關(guān)晶體管向三個(gè)線圈供電的連接圖：三個(gè)線圈的一端與電源正極相連，另一端分別與驅(qū)動(dòng)器內(nèi)三個(gè)開關(guān)晶體管連接，構(gòu)成星形連接。每個(gè)時(shí)期僅有一個(gè)開關(guān)晶體管導(dǎo)通一個(gè)線圈通電，這是一種基本的也是常用的工作方式。

為了清楚的演示該步進(jìn)電機(jī)模型的工作狀態(tài)，我們?nèi)∧Ｐ偷恼�視圖來作動(dòng)畫，圖6是模型的正視圖，清楚的顯示了三相線圈的組合與連接，黃色線圈是A相線圈、綠色線圈是B相線圈、紅色線圈是C相線圈。

圖7是BG1導(dǎo)通A相線圈通電，此時(shí)轉(zhuǎn)子被磁力吸引靜止不動(dòng)。