此前已經(jīng)以PM型步進(jìn)電機為例介紹了步進(jìn)電機的工作。本文將介紹當今應用廣泛的混合式步進(jìn)電機的結構和工作原理。

 

混合式步進(jìn)電機的結構

 

混合式步進(jìn)電機是兼具VR型和PM型電機優(yōu)點(diǎn)的步進(jìn)電機。VR（Variable Reluctance）型電機使用齒輪狀的鐵芯作為轉子。其優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)機械加工減小步距角，缺點(diǎn)是轉矩稍低，難以同時(shí)實(shí)現小型化和大轉矩。而PM（Permanent Magnet）型電機則可以通過(guò)強力永磁體實(shí)現小型化的同時(shí)獲得轉矩，但是在減小步距角方面存在限制。

 

混合式電機使用VR型結構來(lái)實(shí)現精細的步距角，并且可以通過(guò)與永磁體相結合來(lái)增加轉矩，這種電機已被用于眾多應用。

 

轉子的基本結構是在兩個(gè)鐵轉子之間夾著(zhù)沿軸向著(zhù)磁的圓柱形磁鐵。轉子的圓周上刻有齒。從軸向看，是將兩個(gè)轉子的齒錯開(kāi)1/2節距進(jìn)行安裝。定子具有多個(gè)帶有勵磁線(xiàn)圈的磁極，每個(gè)磁極也具有類(lèi)似于轉子的齒。

 

 

在該圖中，定子繞組有四個(gè)，它們布置在轉子周?chē)?，彼此對置的線(xiàn)圈作為一組連接，在該圖中，上側和下側的線(xiàn)圈為A相，左側和右側的線(xiàn)圈為B相。線(xiàn)圈的連接使兩個(gè)相對的磁極在通電后互為N極和S極。

 

圖中的轉子齒數為15個(gè)。假設白色轉子是靠近自己這邊的轉子并已通過(guò)永磁體被磁化為N極，則藍色轉子位于背面并被磁化為S極。

 

混合式步進(jìn)電機的工作原理

下面使用下圖來(lái)介紹混合式步進(jìn)電機的工作原理。在初始狀態(tài)（參見(jiàn)上面的“初始狀態(tài)”圖），通電后A相（上下）的上磁極變?yōu)镾極，下磁極變?yōu)镹極。白色的齒為N極，因此與A相的S極相吸；而藍色的齒為S極，因此與A相的N極相吸。從該狀態(tài)開(kāi)始，使線(xiàn)圈的通電狀態(tài)按照①～⑤的順序變化。

 

 

下面對①～⑤的工作進(jìn)行說(shuō)明。

 

①B相（左右）通電，使右側為S極，左側為N極。位于前面的白色齒（N）與右磁極（S）相吸，位于背面的藍色齒（S）與左磁極（N）相吸。

 

②當通電使A相（上下）的上磁極為N、下磁極為S時(shí)，前面的白色齒（N）與下磁極（S）相吸，背面的藍色齒（S）與上磁極（N）相吸，轉子進(jìn)一步沿逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)。

 

③當使B相（左右）與①反向通電時(shí)，前面的白色齒（N）與左磁極（S）相吸并轉動(dòng)，背面的藍色齒（S）與右磁極（N）相吸并轉動(dòng)。

 

④當使A相（上下）與②反向通電時(shí)，前面的白色齒（N）與上磁極（S）相吸并轉動(dòng)，背面的藍色齒（S）與下磁極（N）相吸并轉動(dòng)。當通電使上磁極為S、下磁極為N時(shí)，轉子以相同的方式轉動(dòng)，并且轉子相對于初始狀態(tài)（參見(jiàn)上面的“初始狀態(tài)”圖）旋轉一個(gè)齒距。

 

⑤當通電使B相（左右）右磁極為S、左磁極為N（與①相同）時(shí)，轉子以相同的方式轉動(dòng)，并且相對于①旋轉一個(gè)齒距。

 

綜上所述，轉子按照①～⑤中的四個(gè)步驟沿逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)一個(gè)齒距，通過(guò)重復這些步驟的動(dòng)作來(lái)使電機連續旋轉。要沿相反的順時(shí)針?lè )较蛐D時(shí)，請按⑤～①的順序控制通電。

 

圖片來(lái)源 Fig_1：http://www.minebea.co.jp/news/　小型、高分辨率、高剛性混合式步進(jìn)電機“25□（見(jiàn)方）1.8°”（外形尺寸25mm見(jiàn)方、步距角1.8度）的產(chǎn)品化

 

關(guān)鍵要點(diǎn):

 

?混合式步進(jìn)電機是兼具VR型和PM型電機優(yōu)點(diǎn)的步進(jìn)電機。

?混合式步進(jìn)電機使用VR型結構來(lái)實(shí)現精細的步距角，并且可以通過(guò)與永磁體相結合來(lái)增加轉矩。

?步進(jìn)電機通過(guò)切換兩對線(xiàn)圈的通電狀態(tài)（4步），可以使轉子旋轉一個(gè)齒距。

 

 

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