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步进电机不同类型实际磁场的工作原理

发表时间:2021-08-14 16:39【 阅读量:-

  从步进电机实际工作原理的基本知识开始。它们背后的基本原理都是关于磁铁的!谁不喜欢磁铁?看下边的图片,你会看到步进电机的横截面。中心是一个与永磁体相连的圆轴,被视为N/S(北极和南极)。我们称之为转子。它是步进电机的旋转部件。

步进电机磁场.png

  转子周围是一组包含线圈的绕组。当我们增加或消除它们的电流时,定子的这些线圈将被磁化或退磁。这里,定子表示为a+、B+、a-和B-。定子周围产生的磁场与转子永磁体的北极和南极相互作用。如下图所示,这些相互作用导致转子旋转,并与其吸引的定子部分对齐。总之,这就是步进电机的工作原理。但是让我们仔细看看!


  步进电机设计的类型


  目前使用的步进电机设计有三种基本类型,尽管这三种类型有一些非常复杂的变体。我们称之为三种类型:永磁、可变磁阻和混合同步设计。


  永磁步进电机


  永磁步进电机的工作原理与它们的声音非常相似。它们的中心有一个永磁转子,由定子绕组的电磁铁驱动。定子为其中一个转子磁极提供相反的极性,因此它吸引磁极并朝着磁极旋转。永磁步进电机在要求相对较高转矩的低速应用中工作良好。


  可变磁阻步进电机


  可变磁阻步进电机的工作原理与其他类型不同,但使用非磁化转子。这种步进电机是最简单的设计。转子通常由铁制成,其齿与定子偏移。当绕组磁化时,转子将在其与定子之间存在最小间隙的位置对齐。可变磁阻步进电机通常用于精度不太重要的高速应用中。这种设计也被认为是噪音最大的步进电机类型。


  混合式同步步进电动机


  混合式同步步进电机的工作原理与您所怀疑的完全相同。它们是一种混合设计,包括永磁体设计和可变磁阻设计的概念!在本设计中,步进电机的转子上有两个外圈。每个杯子都衬有许多永磁“齿”。定子本身有齿。这为混合动力设计提供了两个世界的最佳选择。它具有高扭矩,可以以更高的速度运行,并且非常精确。此外,齿形设计使混合同步步进电机具有每转500步或更多的模型,具有高分辨率!


  步进电机驱动方式的类型


  在继续了解步进电机工作原理的同时,让我们深入了解四种不同的驱动模式:波形驱动、全步、半步和微步。由于步进电机的整个原理是基于电磁铁的通电和断电,因此电路必须知道如何脉冲或保持这些磁铁,以便定子能够以正确的方向移动转子,并将位置向右移动。


  波驱动/单线圈励磁驱动模式


  第一种驱动模式称为波驱动(有时工程师喜欢说“单线圈激励”)。在此驱动模式下,定子上只有一个线圈同时激活。在下面的示例中,有四个线圈。在波浪的驱动下,这一共产生了四个位置。


  全步驱动模式


  全步驱动与波驱动类似,只是两个线圈在任何时候都被磁化。当在相同数量的位置需要更多扭矩时,这种类型的驱动很常见。它的工作原理与波浪驱动的基本原理相同,但扭矩和功率要求大约是原来的两倍。


  半步驱动模式


  半步驱动将波浪与整个步骤结合在一起!第一步是激活一个线圈,第二步是激活两个线圈的半步。然后,步骤3将仅激活第三个线圈。我们在一半的位置失去了完整的步进扭矩,但我们的位置数量翻了一番!在这种情况下,定子上有四个线圈,但总共有8个位置。


  微步驱动模式


  微步进是步进电机驱动最复杂的形式,大多数现代设备(当然!)也使用微步进。微步使用脉宽调制(PWM)提供可变电流。微步四线圈步进电机可以有20个位置!