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什么是永磁步进电机?


永磁(PM)步进电机具有突极定子。定子在定子极上设置了集中绕组。它具有圆柱形转子,并且由高保持率钢制成的永磁极组成。图中显示了 4/2 极(即定子上 4 个极,转子上 2 个极)永磁步进电机的结构。在这里,直径相对的极上的集中绕组串联连接形成两相定子绕组。

在永磁步进电机中,转子极根据绕组的励磁情况与定子极对齐。两个线圈 A-A' 串联连接形成 A 相绕组。类似地,两个线圈 B-B' 串联连接形成 B 相绕组。定子绕组 A 和 B 可以如下励磁:

  • 情况 1 – 电流从 A 相绕组的始端流向末端。此电流表示为 𝑖+𝐴,A 相绕组表示为 A+

  • 情况 2 – 电流从 B 相绕组的始端流向末端。此电流表示为 𝑖+B,B 相绕组表示为 B+

  • 情况 3 – 电流从 A 相绕组的末端流向始端。此电流表示为 𝑖𝐴,A 相绕组表示为 A-

  • 情况 4 – 电流从 B 相绕组的末端流向始端。此电流表示为 𝑖B,B 相绕组表示为 B-

图 1 表示 A 相绕组用电流 𝑖+𝐴 励磁的情况。在这种情况下,转子的南极被定子的北极吸引,使得转子和定子的磁轴重合,因此步角 α = 0°。

图 2 表示 A 相绕组不带电流,B 相绕组由 𝑖+B 激励。现在,定子产生的磁极吸引转子磁极,转子顺时针旋转 90°,因此步角为 α = 90°。

图 3 表示 A 相绕组由电流 𝑖𝐴 励磁,B 相绕组不带电流的情况。因此,转子顺时针方向再旋转 90°。因此,步角为 α = 180°。

图 4 表示 B 相绕组由电流 𝑖B 励磁,A 相绕组不带电流的情况。转子再次顺时针方向再旋转 90°,因此步角为 α = 270°。

为了使转子顺时针方向再旋转 90°,使步角 α = 360°,B 相绕组断电,A 相绕组由电流 𝑖+𝐴 励磁。因此,四个步长完成转子的一圈旋转。

从以上讨论可以看出,在永磁步进电机中,旋转方向取决于相电流的极性。因此,对于顺时针转子运动,定子相绕组的励磁顺序为 A+、B+、A-、B-、A+;而对于逆时针旋转,定子相绕组的励磁顺序应为 A+、B-、A-、B+、A+

永磁步进电机具有较高的惯性,因此加速度较低。永磁步进电机的最大步进频率为每秒 300 个脉冲。永磁步进电机产生每安培定子电流的大扭矩。

更新于: 2021 年 9 月 24 日

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