反應式步進電機，是一種傳統(tǒng)的步進電機，由磁性轉子鐵芯通過與由定子產生的脈沖電磁場相互作用而產生轉動。反應式步進電機工作原理比較簡單，轉子上均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。電機的位置和速度由導電次數(脈沖數)和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。市場上一般以二、三、四、五相的反應式步進機居多 [2] 。定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。反應式步進電機主要應用于計算機外部設備、攝影系統(tǒng)、光電組合裝置、閥門控制、核反應堆、銀行終端、數控機床、自動繞線機、電子鐘表及醫(yī)療設備等領域中 [3] 。
反應式步進電機的工作原理:
轉子上均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。電機的位置和速度由導電次數和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。市場上一般以二、三、四、五相的反應式步進機居多。轉子由硅鋼片或電工純鐵棒等導磁體構成，轉子外表面為多齒緒(轉子的齒槽在轉動時產生磁骸阻變化故稱為變磁阻電機，簡稱VR)。定子線圈通電時，定子磁極磁化，吸引轉子齒而產生轉矩，使其移動一步。與永磁電機產生磁性吸引轉矩和排斥轉矩相比,VR型只產生吸引轉矩。圖2.22示出VR型步進電機的結構與工作原理。圖2.22 上圖，定子上均勻分布了12個磁極，每個磁極相距30°，相差90°(間隔三個槽)的四個線圈組成一相繞組。轉子齒數為8,當一相繞組通電時,其定子極吸引轉子齒,使氣隙磁阻最小達到靜止位置。
下面,從步驟1到步驟3來說明工作原理。
步驟1,為第1相線圈的簡化圖，剖面線表示第1相定子激磁,轉子被第1相定子磁極吸引,轉子齒轉到定子磁極之下。
步驟2,第1相繞組電流關閉,第2相繞組通電,轉子逆時針旋轉一步(15),旋轉至第2相定子磁極之下停止。步距角15°由360°(1/8~1/12)決定，即由轉子齒節(jié)距與定子齒節(jié)距之差而求得步距角，也可以用轉子齒節(jié)距除以相數3而得到。
VR型步進電機的步距角不能用式(2.1)來計算，而是式(2.1)計算值的兩倍。即分辨率與永磁式比較，雖然轉子齒數相同,但VR型只有1/2。
步驟3,同樣給第3相繞組通電,轉子同樣逆時針旋轉15° ，與定子第3相磁極相對位置停止。下一刻,第1相繞組通電,又由步驟3的轉子位置逆時針旋轉15°到第1相定子磁極下,恢復到步驟1狀態(tài)。依次進行不斷切換激磁相，1相、2相、3相、1.....轉子逆時針旋轉。此為VR型步進電機的工作原理。如順時針方向旋轉,換相順序為1相、3相、2相。此時,步距角為轉子齒節(jié)距的1/3,即齒節(jié)距被相數除得到步距角，輸出轉矩與永磁電機不同,其與激磁電流的平方成正比。
VR型步進電機因不使用永久磁鐵,其定轉子磁場強度與激磁電流成正比，要想增大磁場強度,就需要很大的激磁電流,因此，溫升很高,散熱片也很大。
反應式步進電動機的結構形式很多，按定轉子鐵芯的段數分為單段式和多段式兩種。
1、單段式步進電機
單段式步進電機是定轉子為一段鐵芯。由于各相繞組沿圓周方向均勻排列所以又稱為徑向分相式。它是步進電動機中使用最多的一種結構形式。如圖4-4為相反應式步進電動機的徑向截面圖。定轉子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子磁極為凸極式，磁極的極面上開有小齒。定子上有三套控制繞組，每一套有兩個串聯(lián)的集中控制繞組分別繞在徑向相對的兩個磁極上。每套繞組叫一相，三相繞組接成星形，所以定子磁極數通常為相數的兩倍，即2p=2m(p為極對數m為相數)轉子上沒有繞組，沿圓周也有均勻的小齒，其齒距和定子磁極上小齒的齒距必須相等，而且轉子的齒數有一定的限制。這種結構形式的優(yōu)點是制造簡便，精度易于保證，步距角可以做得較小。容易得到較高的啟動和運行頻率。其缺點是在電機的直徑較小而相數又較多時，沿徑向分相較為困難，消耗功率大，斷電時無定位轉矩。
2、多段式步進電機
多段式步進電機是定轉子鐵芯沿電機軸向按相數分成m段。由于各相繞組沿著軸向分布，所以又稱為軸向分相式。按其磁路的結構特點有兩種，一種是主磁路仍為徑向，另一種是主磁路包含有軸向部分。
反應式步進電動機的特點
1、較高的力矩轉動慣量比
2、步進頻率較高，頻率響應快
3、不通電時可以自由轉動、結構簡單、壽命長的特點。
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