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混合式直線步進電動機結構和工作原理

信息發布來源:直線步進電機供應商振合機電
混合式步進電機內部的磁場推力,不儀和各相繞阻通入的控制脈沖電流有關,而且還和內部存在的固定磁場大小有關。在它內部的固定磁場,通常是由永久磁鐵提供,如圖1 4所示;當然,也可以用通有固定直流電流的勵磁線圈來產生。隨著各相控制繞組中的電流發生變化,使得各極下的磁場位置發生變化,因而帶動步進電動機動子產生直線步進運動。

是一臺兩相平板型混合式直線步進電機的原理結構。定子是由開有等距齒槽的疊片鐵心組成,齒距(或槽距)為t。動于是由永九磁鐵再加上“Ⅱ”形電磁鐵EMA和EMB組成,電磁鐵EMA具有磁極1和2;電磁鐵EMB具有磁極3和4。每個極上一般都有幾個平行齒)。其齒距要求和定子的齒距相等均為t電磁鐵的鐵心是由硅鋼片疊成。各磁極中心線之間的距離,稱為極距P。磁極l和磁極2之間的極距P1,以及磁極3和磁極4之間的極距P4.,均可由下式表示,這樣就可以保證極1的齒和定子齒對齊時,極2的齒中心正好對著定子槽中心。而磁極2和磁極3之間的極距P,就必須滿足下式,這樣就可以保證當極l齒中心正對著定子齒中心時,敏3和報4的齒中心分I正好都處在定子齒中心和槽中心之間·為電機下一步步進運動做好位置準備工作。

永久磁鐵磁通的路徑是通過電磁鐵,越過電磁鐵和定子之閱的空氣隙和定子自身的磁路形成的主磁路回路。當電磁鐵沒有電流時,永久磁鐵向所有的磁極提供了大致相等的常值磁通。這里是永久磁鐵提供的總磁通。各極下氣隙中的磁通方向如圖1.58中虛線所示,在這個條件下,動子上沒有任何水平推力,動子可以穩定在任何隨機位置上。

當電磁鐵EMA線圈中通入正向電流Ia勵磁時,在圈中用來表示,則由該電流勵磁產生的磁通路徑如圖l-5a中實線所示o此時極l下的磁通^≈k/z+h設“≈九/2則^≈九/2+九一九,而極2下的磁通也≈九/2一“≈o,極3和極4下的磁通大致仍為‰/2顯然’此時極l所受的磁力最大,極2所受磁力幾乎為零,極3和極4所受磁力由動、定子齒的相對位置所決定,其水平方向的分力大致大小相等,方向相反,相互抵消,因此動子的運動由極1所受的磁力決定。最后,極l必定運動到和定子齒對齊為止,如圖卜5b所示(極l對齊定子齒1’。因為只有在齒對齒的情況下,丸對應磁路的避導最大,這時動于所受的水平磁推力為零,動于就處在穩定平衡的位置上n動子由圖l-5a過渡到圖l-5b時,動子已經向右移動了1/4齒距’如果接下擊通電方式變成圍1-5.所示,則同樣可分析得到下述結論:極4受磁力最大,并必然使極4對準定子齒6;此時動子又向右移動了rj4距離。同樣可以分析圖l-5d和圖l-5e的情況我們可得到如下結論:當單相通電方式接圖1-5e -d-e—b _e-順序進行,則動于就會以rj4步距向左移動。通電方式以四種變化狀態為周期稱為四拍制運行。每經過四種通電方式變化,動子就會移動一個齒距‘。各相線圈通電的規律如圖1-6所示。

2兩相同時勵磁分析

單相輪流通電勵磁工作方式的缺點是電機的凈推動力小、阻力大、運行速度有限。其主要原因是當電機由圖l-5b過渡到圖1-5e狀態時,由于極1下有永久磁鐵提供的磁通在作用,極1和定于齒1之間實際上存在著相當大的吸力,阻止動子向右運動。如果當線圈B通以正電流時,在線圈A中同時通入匣向電流,這就有利于動子從狀態圖1-5b過渡到狀態圖1-5e,因為這時極1下的磁通近似為零,沒有阻力存在,這就是兩相繞組同時通電的優點之一。根據這個設想,各相線圈的電流波形變成如圖1—7中實線所示的波形。

如果讓線圈A通入余弦電流洞時讓線圈B通入正弦電流(如圖1-7中虛線所示),則在O-m/2范圍內-線圈B中的電流從零遙新增大到它的最大值,使得極4-F的磁通電※/2逐漸增

大到。而極3下的磁通逐漸由九/2下降到零。同時極1F的磁通隨著/A下降而下降,配合線圈B使動千如同同步電機一樣平滑均勻地向右移動。當電流交變一次,動子

就移過一個齒距£。

當A相電流由最大值下降到零,B相電流由零上升到最大值時t動子沿軌道推進了r/4。如果在A相電流由最大值下降下來的同時,B相電流由零開始上升,當它們的值達到相等時,則動子對應地正好移過m/8如果將上述A相和B相的正、余弦電流每個周期都用40個等寬不等幅的脈沖群代替,如圖1 8所示,則每個脈沖的寬度

為90(電角度)。則步進電動機就會相對于原來的位置移動了,此時步距為1/40齒距。可見電機的步距分辨率比原來提高了1O倍。

上述把一個周期的正、余弦電流細分成40個等寬不等幅的脈沖群的電路-稱為細分電路。利用微型計算機可以很方便地完成比上述精細得多的細分任務。目前對于實際齒距為imm的步避電動機,通過微機細分的方法,已經實現0.00imm微步的分辨率,這就顯示出用微機控制兩相同時通電勵磁方式的優越性。

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