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步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理

實(shí)際上經(jīng)過磁化后的轉(zhuǎn)子及定子的小齒的位置關(guān)系,在此說明如下。 首先解釋勵(lì)磁,勵(lì)磁就是指線圈通電時(shí)的狀態(tài)。

● a相勵(lì)磁

將 a 相勵(lì)磁,會(huì)使得磁極磁化成 s 極,而其將與帶有 n極磁性的 轉(zhuǎn)子 1 的小齒互相吸引,并與帶有s極磁性的轉(zhuǎn)子 2 的小齒相斥, 于平衡后停止。此時(shí),沒有勵(lì)磁的 b相磁極的小齒和帶有 s極磁性 的轉(zhuǎn)子 2 的小齒互相偏離 0.72°。以上是 a 相勵(lì)磁時(shí)的定子和轉(zhuǎn)子小齒的位置關(guān)系。

● b相勵(lì)磁

其次由 a 相勵(lì)磁轉(zhuǎn)為 b 相勵(lì)磁時(shí),b 相磁極磁化成 n 極,與擁有 s極磁性的轉(zhuǎn)子 2 互相吸引,而與擁有 n極磁性的轉(zhuǎn)子 1 相斥。

也就是說,從 a 相勵(lì)磁轉(zhuǎn)換至 b 相勵(lì)磁時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 0.72°。由此可知, 勵(lì)磁相位隨 a相→ b相→ c相→ d相→ e相→ a相依次轉(zhuǎn)換,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以每次 0.72°做正確的轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣的,希望作反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),只需將勵(lì)磁順序倒轉(zhuǎn),依照 a相→ e相→ d相→ c相→ b相→ a相勵(lì)磁即可。

0.72°的高分辨率,是取決于定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的機(jī)械偏移量,所以不需要編碼器等即可正確的定位。下圖就5相步進(jìn)每次的位移量是0.72°進(jìn)行更詳細(xì)的說明:

由于第一組定子正好與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)吸引。就勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致第二組定子與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子相偏離(定子與轉(zhuǎn)子齒距一樣,但是各自所在的2個(gè)圓不一樣大)。而這個(gè)偏離值正好是齒距的十分之一。因此普通5相步進(jìn)的步距角為:360°/50齒/10=0.72°

高分辨率5相步進(jìn)的步距角為:360°/100齒/10=0.36°

另外,就停止精度而言, 會(huì)影響的只有定子與轉(zhuǎn)子的加工精度、組裝精度、及線圈的直流電阻的不同等而已,因此可獲得 ±3 分(無負(fù)載時(shí))的高停止精度。 實(shí)際上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是由驅(qū)動(dòng)器來進(jìn)行勵(lì)磁相的轉(zhuǎn)換,而勵(lì)磁相的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)則是由輸入驅(qū)動(dòng)器的脈沖信號(hào)所進(jìn)行。以上舉的是 1相位勵(lì)磁的例子,實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),為有效利用線圈同時(shí)進(jìn)行 4相或 5相勵(lì)磁的。

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