步进电机的工作原理

以磁阻式步进电机为例,介绍一下步进电机的工作原理,图1. 1是磁阻式步进电机工作原理的示意图。它的定子上有六个极,转子有四个极。定子磁极上绕有三组绕组,每组绕组由相互串联的两个线圈构成。一组绕组叫做一相。因此,图1. 1所示的电机为三相步进电机。直流电源通过开关I、Ⅱ和Ⅲ,驱动电流流过绕在定子上的绕组。状态(1) ,开关I闭合,A相通电。由于A相绕组受到激磁,

空气隙里出现如箭头所示的磁场。A相上的两个定子磁极和两个转子齿对准,转子处于平衡状态。若再闭合开关R激励B相,如状态(2)所示, B相的定子磁极以同样的方式产生磁场。在磁力线的张力作用下,产生逆时针方向的转矩。于是,转子沿逆时针方向转过一个固定的角度,到达状态(3) 。图中,转过的角度为15°。如果现在打开开关I,去掉A相的激磁,转子将再转15°,到达状态(4) 。因此,转子的角位置可以用这种开关方式进行控制。若开关以某种时序转换,则转子就能以步进运动的方式连续旋转;若进一步使时序转换的速度可调,则平均速度也能用这种开关方式进行控制。

图1. 1　磁阻式步进电机的工作原理

实际上,驱动步进电机的开关是晶体管,开关信号由数字集成电路或微机产生。通过前面的介绍可以看到,步进电机是一种把开关激励的变化变换成精确的转子位置增量运动的执行机构。