由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。
1、結(jié)構(gòu):電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒,定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻,其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/3て、2/3て,(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示),即a與齒1相對(duì)齊,b與齒2向右錯(cuò)開1/3て,c與齒3向右錯(cuò)開2/3て,a'與齒5相對(duì)齊,(a'就是a,齒5就是齒1)
2、旋轉(zhuǎn):如a相通電,b,c相不通電時(shí),由于磁場(chǎng)作用,齒1與a對(duì)齊,(轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同)。如b相通電,a,c相不通電時(shí),齒2應(yīng)與b對(duì)齊,此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò)1/3て,此時(shí)齒3與c偏移為1/3て,齒4與a偏移(て-1/3て)=2/3て。如c相通電,a,b相不通電,齒3應(yīng)與c對(duì)齊,此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て,此時(shí)齒4與a偏移為1/3て對(duì)齊。如a相通電,b,c相不通電,齒4與a對(duì)齊,轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て這樣經(jīng)過(guò)a、b、c、a分別通電狀態(tài),齒4(即齒1前一齒)移到a相,電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距,如果不斷地按a,b,c,a……通電,電機(jī)就每步(每脈沖)1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按a,c,b,a……通電,電機(jī)就反轉(zhuǎn)。
由此可見:電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。
不過(guò),出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用a-ab-b-bc-c-ca-a這種導(dǎo)電狀態(tài),這樣將原來(lái)每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合,使其1/3て變?yōu)?/12て,1/24て,這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。
不難推出:電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻,其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制--這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī),出于成本等多方面考慮,市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。
3、力矩:電機(jī)一旦通電,在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)(磁通量ф)當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力f與(dф/dθ)成正比s其磁通量ф=br*sbr為磁密,s為導(dǎo)磁面積f與l*d*br成正比l為鐵芯有效長(zhǎng)度,d為轉(zhuǎn)子直徑br=n.i/rn.i為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)(電流乘匝數(shù))r為磁阻。
力矩=力*半徑力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比(只考慮線性狀態(tài))因此,電機(jī)有效體積越大,勵(lì)磁安匝數(shù)越大,定轉(zhuǎn)子間氣隙越小,電機(jī)力矩越大,反之亦然。