混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)是什么？

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?lái)混合式步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)報(bào)道，通過(guò)閱讀這篇文章，大家可以對(duì)它具備清晰的認(rèn)識(shí)，主要內(nèi)容如下。

一、混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)是什么?

工業(yè)控制中采用的兩相混合步進(jìn)電機(jī)通常在定子磁極上帶有小齒，轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多的結(jié)構(gòu)，其步距角可以做得很小。

兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，A、B兩相繞組沿徑向分相，沿著定子圓周有8個(gè)凸出的磁極，1、3、5、7磁極屬于A相繞組，2、4、6、8磁極屬于B相繞組，定子每個(gè)極面上有5個(gè)齒，極身上有控制繞組。轉(zhuǎn)子由環(huán)形磁鋼和兩段鐵芯組成,環(huán)形磁鋼在轉(zhuǎn)子中部，軸向充磁，兩段鐵芯分別裝在磁鋼的兩端，使得轉(zhuǎn)子軸向分為兩個(gè)磁極。轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布50個(gè)齒，兩段鐵芯上的小齒相互錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距，定轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬相同。

當(dāng)兩相控制繞組按正確的的次序輪流通電，每拍只有一相繞組通電，四拍構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。當(dāng)控制繞組有電流通過(guò)時(shí)便產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，它與永久磁鋼產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)A相繞組通電時(shí)，在轉(zhuǎn)子N極端磁極1上的繞組產(chǎn)生的S磁極吸引轉(zhuǎn)子N極，使得磁極1下是齒對(duì)齒，磁力線由轉(zhuǎn)子N極指向磁極1的齒面，磁極5下也是齒對(duì)齒，磁極3和7是齒對(duì)槽。

A相通電轉(zhuǎn)子 N極端定轉(zhuǎn)子平衡圖。由于兩段轉(zhuǎn)子鐵芯上的小齒相互錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距，在轉(zhuǎn)子S極端， 磁極1’和5’產(chǎn)生的S極磁場(chǎng)，排斥轉(zhuǎn)子S極，與轉(zhuǎn)子正好是齒對(duì)槽，磁極3’和7’齒面產(chǎn)生N極磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子 S極，使得齒對(duì)齒。A相繞組通電時(shí)轉(zhuǎn)子N極端、S極端轉(zhuǎn)子平衡圖。

因轉(zhuǎn)子上共有50個(gè)齒，其齒距角為360° /50=7.2°，定子每個(gè)極距所占的齒數(shù)為不是整數(shù)，因此當(dāng)定子的A相通電，在轉(zhuǎn)子N極，磁極1的5個(gè)齒與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齒，旁邊的B相繞組的磁極2的5個(gè)齒和轉(zhuǎn)子齒有1/4齒距的錯(cuò)位，即 1.8°，A相通電時(shí)定轉(zhuǎn)子齒展開(kāi)圖畫圓圈的地方，A相磁極3的齒和轉(zhuǎn)子就會(huì)錯(cuò)位 3.6°，實(shí)現(xiàn)齒對(duì)槽了。磁力線是沿轉(zhuǎn)子N端→A(1)S磁極→導(dǎo)磁環(huán)→A(3’)N磁極→轉(zhuǎn)子S端→轉(zhuǎn)子N端，成一閉合曲線 。當(dāng)A相斷電B相通電時(shí)，磁極2產(chǎn)生N極性，吸合離它最近的S極轉(zhuǎn)子7齒，使得轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)1.8°，實(shí)現(xiàn)磁極2和轉(zhuǎn)子齒對(duì)齒，B相繞組通電定轉(zhuǎn)子齒展開(kāi)圖如圖5所示，此時(shí)磁極3和轉(zhuǎn)子齒有1/4齒距的錯(cuò)位。

依次類推若繼續(xù)按四拍的順序通電，轉(zhuǎn)子就按順時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊降剞D(zhuǎn)動(dòng)，每通電一次即每來(lái)一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)1.8°，即稱步距角為1.8°，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈需要360°/1.8°=200個(gè)脈沖。

在轉(zhuǎn)子S極端也是同樣道理，當(dāng)繞組齒對(duì)齒時(shí)，其旁邊一相磁極錯(cuò)位1.8°。3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)必須有驅(qū)動(dòng)器和控制器才能正常工作。驅(qū)動(dòng)器的作用是對(duì)控制脈沖進(jìn)行環(huán)形分配、功率放大，使步進(jìn)電機(jī)繞組按一定順序通電,控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī) 42BYG250C的驅(qū)動(dòng)器為SH20403。為10V～40V直流供電， A+、A-、B+、B-端 子要連接步進(jìn)電機(jī)的四條引線，DC+、DC-端子接驅(qū)動(dòng)器工作直流電源，輸入接口電路包括公共端(接輸入端子電源正極)、脈沖信號(hào)輸入端(輸入一系列脈沖，內(nèi)部分配以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)A、B相)、方向信號(hào)輸入端(可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn))、脫機(jī)信號(hào)輸入端。

二、混合式步進(jìn)電機(jī)對(duì)微型步進(jìn)電機(jī)的影響

隨著混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，微型電機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是需要高精度的應(yīng)用，如微型泵、流體計(jì)量和控制、夾管閥和光學(xué)傳感器控制。微型步進(jìn)電機(jī)甚至可以融入電動(dòng)手動(dòng)工具，如電子移液管，其中混合步進(jìn)電機(jī)以前是不可能集成。

小型化是許多行業(yè)持續(xù)關(guān)注的問(wèn)題，也是近年來(lái)的主要趨勢(shì)之一，用于生產(chǎn)、測(cè)試還是日常實(shí)驗(yàn)室使用，運(yùn)動(dòng)和定位系統(tǒng)都需要更小、更強(qiáng)大的電機(jī)。電機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)和制造小型步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了，足夠小的電機(jī)在許多應(yīng)用中仍然不存在。在電機(jī)足夠小的情況下，它們?nèi)狈?yīng)用所需的規(guī)格，例如提供市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力所需的足夠大扭矩或速度。可悲的選擇是使用一個(gè)大框架步進(jìn)電機(jī)和收縮周圍的所有其他組件，往往通過(guò)特殊的支架和安裝額外的硬件。在這個(gè)小范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制極具挑戰(zhàn)性，迫使工程師們?cè)谠O(shè)備的空間結(jié)構(gòu)上做出妥協(xié)。

標(biāo)準(zhǔn)無(wú)刷直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)和機(jī)械上都是自支撐的，轉(zhuǎn)子通過(guò)兩端的端蓋懸掛在定子內(nèi)部，任何需要連接的外設(shè)，通常都用螺栓固定在端蓋上，端蓋很容易地占到電機(jī)總長(zhǎng)度的50%。無(wú)框架電機(jī)通過(guò)不需要額外的安裝支架、板或支架來(lái)減少浪費(fèi)和冗余，設(shè)計(jì)所需的所有結(jié)構(gòu)和機(jī)械支撐都可以直接集成到電機(jī)內(nèi)部。這樣做的好處是，定子和轉(zhuǎn)子可以無(wú)縫地集成到系統(tǒng)中，在不犧牲性能的情況下減小了尺寸。

步進(jìn)電機(jī)的小型化具有挑戰(zhàn)性，電機(jī)的性能與其尺寸直接相關(guān)，隨著機(jī)架尺寸的減小，轉(zhuǎn)子磁鐵和繞組的空間也隨之減小，這不僅會(huì)影響可用的最大扭矩輸出，還會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行速度。過(guò)去試圖制造一個(gè)NEMA6尺寸混合步進(jìn)電機(jī)，大多數(shù)都失敗了，因此表明NEMA6的框架尺寸太小，無(wú)法提供任何有用的性能。通過(guò)應(yīng)用在定制設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)和幾個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，電機(jī)行業(yè)能夠成功地創(chuàng)造出一種在其他領(lǐng)域失敗的混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，NEMA 6型步進(jìn)電機(jī)不僅能在高速下提供大量可用的動(dòng)態(tài)扭矩，而且還提供高水平的精度。

最后，小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對(duì)混合式步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。