HB步进电机

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一.混合式步进电机的结构和驱动原理

 
      电机原理这部分不想讲的太复杂了,拆开一台电机看看就明白了。
      电机的转子是一个永磁体, 它的上面有若干个磁极SN组成,这些磁极固定的摆放成一定角度。电机的定子是几个串联的线圈构成的磁体。 出线一般是四条线标记为A+,A-,B+,B-。A相与B相是不通的,用万用表很容易区分出来,至于各相的+-出线实际是不用考虑的,任意一相正负对调电机将反转。另外一种出线是六条线的只是在A相和B相的中间点做两条引出线别的没什么差别,六出线的电机通过中间出线到A+或A-的电流来模拟正向或负向的电流,可以在没有负相电流控制的电路中实现电机驱动,从而简化驱动电路,但是这种做法任意时刻只有半相有电流,对电机的力矩是有损失的。步进电机的转动也是电磁极与永磁极作用力的结果,只不过电磁极的极性是由驱动电路控制实现的。
      我们做这样的一个实验就可以让步进电机转动起来。1找一节电池正负随意接入到A相两端;然后断开;(记为A正向)2再将电池接入到B相两端; 然后断开;(记为B正向)3电池正负对调再次接入A相; 然后断开;(记为A负向)4保持正负对调接入B相;然后断开;(记为B负向)…如此循环你会看到步进电机在缓慢转动。注意电机的相电阻是很小的接通时近乎短路。我们将相电流的方向记录下来应该为:A+B+A-B-A+…,如果我们更换接线顺序使得相电流顺序为A+B-A-B+A+…这时我们会看到电机向反方向运动。这里每切换一次相电流电机都会转动一个很小的角度,这个角度就是电机的步距角。步距角是步进电机的一个固有参数, 一般两相电机步距角为1.8度即切换200次可以让电机转动一圈。这里我们比较正反转的电流顺序可以看出A+和A-;B+和B-的交换后的顺序和正反顺序是一致的,也就是前面所说的”任意一相正负对调电机将反转”。以上为四排工作方式,为了使相电流更加平滑另外可以使用八排的工作方式即: A+;A+B+;B+;B+A-;A-;A-B-;B-;B-A+;从前往后循环正转,从后往前循环反转。
 

 
  HB步进电机结构为两个导磁圆盘中间夹着一个永磁圆柱体轴向串在一起,两个导磁圆盘的外圆齿节距相同,与前述的VR型可变磁阻反应式步进电机转子结构相同,其两个圆盘的齿错开1/2齿距安装,转子圆柱永磁体轴向充磁一端为N极,另一端为S极。
 
  此种电机转子与前面叙述的PM步进电机转子从结构来看,PM型转子N极与S极分布于转子外表面,要提高分辨率,就要提高极对数,通常20mm的直径,转子可配置24极,如再增加极数,会增大漏磁通,降低电磁转矩;而HB型转子N极与S极分布在两个不同的软磁圆盘上,因此可以增加转子极数,从而提高分辨率,20mm的直径可配置100个极,并且磁极磁化为轴向,N极与S极在装配后两极磁化,所以充磁简单。
 
  与转子齿对应的定子极,主极内径有与转子齿节距相同的小齿,与转子齿的磁通在气隙处相互作用,能产生电磁转矩。此种转子的步进电机在近期被广泛应用。
 
  此种结构源自于1992年美国GE通用电气公司的Karl Feiertag,取得美国专利的发电机。与现在的两相HB型步进电机结构相同,当初是作为低速同步电机使用,其后,美国的Superior Electric公司和Sigma Instruments 公司开发出步距角为1.8°,转子齿数为50的两相HB型步进电机。


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