PM步进电机

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  步进电机可视为多极同步电机。同步电机的定子产生的磁场吸引转子磁极,使转子磁场与定子磁场同步旋转。如施加负载,转子磁场与定子磁场将保持某角度偏差,使转子上产生与负载平衡的电磁转矩,此偏差角度称为功率角。

  两相PM型爪极步进电机的旋转原理
两相PM型爪极步进电机的旋转原理与本文开头的两相PM型分布线圈步进电机的旋转原理基本相同。但是,本文第一张图可知,一个线圈只能给一个磁极激磁,然而爪极电机的一相线圈可以给多极激磁。下图示出爪极步进电机的旋转原理。实际的两相PM型爪极步进电机,设计的多极Nr=12,此时定子的爪极数每相有12对极。为简化原理便于理解,下图将一相简化成一对极。实际的两相步进电机两相绕组同时激磁,通常作2相激磁驱动,为说明和理解容易,简化为一相激磁状态的说明,一相激磁如能驱动转子旋转,两相激磁肯定也能运转。
本步进电机的三相定子绕组在轴向三重配置,三相Y(三个线圈的末端接在一起,简称星形)或△(三个线圈首尾相接,简称三角形)接出三个出线端,为三相驱动PM型爪极步进电机。三相PM型爪极步进电机的结构如下图所示。
RM型步进电机的特性
使用同一个定子,当一相RM绕组通电时,其交链的磁通相当于hb的三相绕组的磁通。当三相RM型步进电机的转子由外部转矩驱动时,其相绕组的感应电压的波形如下图所示,RM型的电压波形接近正弦波,从而推出磁通的波形也是正弦波;相对的HB型电压波形与RM型比较略有畸变。
  
其次,从RM型步进电机细分驱动效果看,下图为RM型步进电机进行步距角细分(10倍)与HB型步进电机的角度精度的比较,RM型步进电机经过细分控制的角度线性精度好于HB型步进电机。由于永磁体磁通的正弦分布,RM型可说是低振动、低噪音、高精度的步进电机。
  
两相PM型爪极步进电机的磁路由转子磁极的N极发出,不是回到相邻S极,而是由于磁路本身的构造,通过定子齿、定子轭、相间的定子齿返回到S极,再由内部磁轭回到N极。其磁通路径如上图的虚线所示。本结构由于其转子的圆柱形磁铁内部大部分为中空,故可做成低惯量转子。
 
此种步进电机与HB型步进电机的比较如下:
 
结构上,转子磁通接近正弦波分布,即转子没有齿,所以气隙磁通的分布接近正弦波,从而能降低振动和噪音,提高步距角的精度。
由上面的转子外观图看出,与定子所对转子磁极的面积约为HB型转子的两倍,使交链磁通增大。HB型转子表面齿槽关系只有50%,并且前后转子齿之间相差1/2节距,而RM型转子的表面100%通过有效磁通。
HB型要通过轴向磁路形成三维磁路,并且定子铁心叠片很厚,磁通要垂直穿过铁心叠片;而RM型步进电机的转子磁路垂直于输出轴平面流通,定子磁路沿硅钢片压延方向形成,故磁路变短,磁阻减小。
RM型的转子表面因没有HB型的软磁材料,所以没有磁阻、电感小,适用于高速运行。
从上述分析看出,该电机适用于高速、髙输出功率、低振动、低噪音场合。
 
与HB型比较,因磁极数的限制,难以达到高分辨率(微小步距角),所以要依据使用目的加以选择。


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