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步進電動機的工作原理

日期：2025-09-23 09:54

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摘要：

步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機電元件。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動。正常運動情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進運動時，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。由于步進電動機能直接接受數(shù)字量的控制，所以特別適宜采用微機進行控制。

電機的定子上有六個均布的磁極，其夾角是60o。各磁極上套有線圈，按圖1連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個小齒。所以每個齒的齒距為θE=360o/40=9o，而定子每個磁極的極弧上也有5個小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分數(shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對齊，如圖1，那么B相和C相磁極的齒就會分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的齒距，即3o。因此，B、C極下的磁阻比A磁極下的磁阻大。若給B相通電，B相繞組產(chǎn)生定子磁場，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻*小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過3o；此時A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯開三分之一齒距。接著停止對B相繞組通電，而改為C相繞組通電，同理受反應轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時針方向再轉(zhuǎn)過3o。依次類推，當三相繞組按A→B→C→A順序循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子會按順時針方向，以每個通電脈沖轉(zhuǎn)動3o的規(guī)律步進式轉(zhuǎn)動起來。若改變通電順序，按A→C→B→A順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時針方向以每個通電脈沖轉(zhuǎn)動3o的規(guī)律轉(zhuǎn)動。因為每一瞬間只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電，故稱為單三拍運行方式。單三拍運行時的步矩角θb為30o。三相步進電動機還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運行，即按AB→BC→CA→AB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運行，即按A→AB→B→BC→C→CA→A順序循環(huán)通電的方式。六拍運行時的步矩角將減小一半。

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