混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理課件

1、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及原理混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及原理一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)背景介紹一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)背景介紹1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（VR）永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（PM）混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM） 混合式步進(jìn)電機(jī)（混合式步進(jìn)電機(jī)（HSM）具有）具有體積小、性價(jià)比高、可靠性好、運(yùn)體積小、性價(jià)比高、可靠性好、運(yùn)行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確、易于控制的優(yōu)行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，自上世紀(jì)點(diǎn)，自上世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，取年代問(wèn)世以來(lái)，取得了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的青睞，并逐得了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的青睞，并逐步取代步取代VR和和PM

2、而成為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)而成為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主流發(fā)展趨勢(shì)。的主流發(fā)展趨勢(shì)。 2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：開(kāi)環(huán)控制?？刂品绞綐O為簡(jiǎn)單，非常容易實(shí)現(xiàn)，成本很低。開(kāi)環(huán)控制?？刂品绞綐O為簡(jiǎn)單，非常容易實(shí)現(xiàn)，成本很低?？刂凭雀?。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本身步距角（轉(zhuǎn)動(dòng)控制精度高。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本身步距角（轉(zhuǎn)動(dòng)1步前進(jìn)的角度）已經(jīng)非常小，步前進(jìn)的角度）已經(jīng)非常小，實(shí)際運(yùn)行時(shí)通常與細(xì)分驅(qū)動(dòng)器配合使用，因而步距角經(jīng)過(guò)細(xì)分后變得更小，控實(shí)際運(yùn)行時(shí)通常與細(xì)分驅(qū)動(dòng)器配合使用，因而步距角經(jīng)過(guò)細(xì)分后變得更小，控制精度更高。制精度更高。電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于輸入脈沖信號(hào)的數(shù)量。因此，電機(jī)具有優(yōu)良的起停和反電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度

3、正比于輸入脈沖信號(hào)的數(shù)量。因此，電機(jī)具有優(yōu)良的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)，且無(wú)積累誤差，即不會(huì)將轉(zhuǎn)響應(yīng)，且無(wú)積累誤差，即不會(huì)將1步的誤差積累到下步的誤差積累到下1步，同時(shí)可以通過(guò)控制步，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度正比于輸入脈沖信號(hào)的頻率。因此，電機(jī)具有擁有較寬的轉(zhuǎn)速電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度正比于輸入脈沖信號(hào)的頻率。因此，電機(jī)具有擁有較寬的轉(zhuǎn)速范圍，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到范圍，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)速的目的。由于沒(méi)有電刷，可靠

4、性高，電機(jī)的壽命僅僅由于沒(méi)有電刷，可靠性高，電機(jī)的壽命僅僅 取決于軸承的壽命。取決于軸承的壽命。二、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（二、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM）結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)）結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)定、轉(zhuǎn)子鐵心定、轉(zhuǎn)子鐵心12345679101181、不導(dǎo)磁前端蓋，2、前端軸承，3、不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸，4、第一段轉(zhuǎn)子，5、永磁體，6、第二段轉(zhuǎn)子，7、后端軸承，8、定子勵(lì)磁繞組，9、定子，10、不導(dǎo)磁后端蓋，11、螺釘 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：由不導(dǎo)磁前端蓋1、前端軸承2、不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸3、第一段轉(zhuǎn)子4、永磁體5、第二段轉(zhuǎn)子6、后端軸承7、定子勵(lì)磁繞組8、定子9、不導(dǎo)磁后端蓋10、螺釘11組成。第一段轉(zhuǎn)子4和第二段轉(zhuǎn)子6均由硅鋼片疊壓而

5、成，轉(zhuǎn)子上均勻分布50個(gè)小齒，兩段轉(zhuǎn)子上的小齒互錯(cuò)1/2齒距。定子9由硅鋼片疊壓而成，均勻分布有八個(gè)定子磁極，每個(gè)定子磁極上均勻分布一定數(shù)量的定子小齒，定子齒距與轉(zhuǎn)子齒距相同。定子磁極之間的槽內(nèi)設(shè)置定子勵(lì)磁繞組8，任意選定一個(gè)繞組為起始繞組，八個(gè)定子勵(lì)磁繞組按順時(shí)針?lè)较蛞来螢椋篈相繞組12、B相繞組13、-A相繞組14、-B相繞組15、A相繞組16、B相繞組17、-A相繞組18、-B相繞組19，A相繞組與-A相繞組反向串聯(lián)，B相繞組與-B相繞組反向串聯(lián)。永磁體5放置于兩段轉(zhuǎn)子中間，永磁體表面與兩段轉(zhuǎn)子表面緊貼在一起，永磁體沿與轉(zhuǎn)軸軸線平行的方向充磁。定子通過(guò)螺釘與前后端蓋固定在一起。兩段轉(zhuǎn)子、

6、永磁體和轉(zhuǎn)軸固定在一起，通過(guò)前后端軸承與前后端蓋安裝在一起，從而轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸可相對(duì)于定子及端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)。 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理：當(dāng)定子的兩相繞組按AB（-A）（-B）的順序通電時(shí)，磁通1經(jīng)永磁體 第一段轉(zhuǎn)子鐵心 氣隙 定子鐵心 氣隙 第二段轉(zhuǎn)子鐵心 永磁體形成閉合回路，電機(jī)工作于混合勵(lì)磁狀態(tài)，轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸相對(duì)于定子及端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。1213141516171819 12、A相繞組，13、B相繞組，14、-A相繞組，15、-B相繞組，16、A相繞組，17、B相繞組，18、-A相繞組，19、-B相繞組 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理：當(dāng)定子的兩相繞組按AB（-A）（-B）的順序通電時(shí)，磁通1經(jīng)永磁體

7、 第一段轉(zhuǎn)子鐵心 氣隙 定子鐵心 氣隙 第二段轉(zhuǎn)子鐵心 永磁體形成閉合回路，電機(jī)工作于混合勵(lì)磁狀態(tài)，轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸相對(duì)于定子及端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。三、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（三、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM）3D仿真模型（不考慮實(shí)際定轉(zhuǎn)子鐵仿真模型（不考慮實(shí)際定轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片的情況）心硅鋼片的情況） 定、轉(zhuǎn)子硅鋼片定、轉(zhuǎn)子硅鋼片硅鋼片厚度：硅鋼片厚度：0.50mm混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM）永磁體磁場(chǎng)方向永磁體磁場(chǎng)方向徑向徑向軸向軸向氣隙：氣隙：0.02mm疊壓系數(shù)：疊壓系數(shù)：0.95轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2定子定子四、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（四、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM）3D仿真模型（考慮到定轉(zhuǎn)子鐵心實(shí)際仿真模型（考慮到定轉(zhuǎn)子鐵心實(shí)際是由硅鋼片疊壓而成）是由硅鋼片疊壓而成）四、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（四、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HSM）工作原理）工作原理a. 狀態(tài)1：轉(zhuǎn)子位置角為 0 度（一個(gè)周期開(kāi)始）N極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子S極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子SNSNSNSNA相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相b. 狀態(tài)2：轉(zhuǎn)子位置角為 1.8 度N極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子S極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子NSNSNSNSc. 狀態(tài)3：轉(zhuǎn)子位置角為 3.6 度N極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子S極轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)子NSNSNSNSd. 狀態(tài)4：轉(zhuǎn)子位置角為