步進(jìn)電機(jī)是一種同步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)同其它電機(jī)一樣，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為激磁場(chǎng)，其激磁磁場(chǎng)為脈沖式，即磁場(chǎng)以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子則隨磁場(chǎng)一步一步前進(jìn)。步進(jìn)電機(jī)主要有 反應(yīng)式、電磁式、永磁式幾種。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，來(lái)討論其工作原理：
步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。轉(zhuǎn)子和定子均由帶齒的硅鋼片疊成。定子上有繞組分為若干相，每相磁極上有極齒。當(dāng)某相定子繞組通以直流電壓激磁后，便吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子上的齒與該相定子的齒對(duì)齊，令轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，依次向定子繞組輪流激磁，會(huì)使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
步進(jìn)電機(jī)的定子可以做成三、四、五、六相甚至于做成八相，各相繞組可在定子上徑向排列，也可在定子的軸向上分段排列。
下面的FLASH為步進(jìn)電機(jī)的工作原理動(dòng)畫演示，所選示例為單定子徑向分相式反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的斷面圖。轉(zhuǎn)子上有均勻分布的40個(gè)齒，沒有繞組。A、B、C 三相定子每相兩極，每極上有5個(gè)齒，與轉(zhuǎn)子一樣齒間夾角均為9°。如果A 相通電則轉(zhuǎn)子齒與A 相極齒對(duì)齊，這時(shí)在B 相兩極下定子齒與轉(zhuǎn)子齒中心線并不對(duì)齊，而是轉(zhuǎn)子齒中心線較定子齒中心線反時(shí)針方向落后1/3齒距，即3°。C 相下，轉(zhuǎn)子齒超前6°。因此，當(dāng)通電狀態(tài)由A 相變?yōu)?I>B 相時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過(guò)3°，C 相通電再轉(zhuǎn)3°。步距角為 雙拍通電激磁，即按A-AB-B-BC-C-CA-A……的順序通電激磁，則步距角為 一般而言
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式中：m——繞組相數(shù)；
z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍通電kp＝1，雙拍通電kp＝2。如果按上述相反的方向通電，則步進(jìn)電機(jī)將反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 圖1所示為五相五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。定子和轉(zhuǎn)子都分為5段，呈軸向布置。其上均有16個(gè)齒，故齒距為22.5°，各相定子彼此徑向錯(cuò)開1/5個(gè)齒的齒距（也可以由五段轉(zhuǎn)子彼此徑向錯(cuò)開1/5齒距）。如果按A-B-C-D-E-A……的五相五拍通電，步距角為
如果按AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB-AB……的十拍通電，則步距角為2.25°。
圖1 五相五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)
圖2（a）為160BF02型六相功率步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒，不分段由硅鋼片疊成。步距角可以是1.5°或0.75°。電機(jī)的定子如圖（b）所示由硅鋼片疊成分為三段，每段有8個(gè)磁極，單數(shù)極屬于同一相，雙數(shù)極屬于另一相，極齒的齒夾角也是360°/40＝9°，每段上的兩相磁極的極齒彼此便錯(cuò)開4.5°。三段定子裝入機(jī)殼內(nèi)時(shí)，三段上的記號(hào)槽相互徑向錯(cuò)開120°，因而三段上三個(gè)均布鍵槽對(duì)齊，在鍵槽中用鍵固定。這樣裝配后，段與段之間的極齒便錯(cuò)開1.5°，如果第一段的兩相為A、D相，則第二段為B、E相，第三段為C、F相。功率步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大，繞組上的電流大。結(jié)構(gòu)上采用徑向與軸向分相相結(jié)合的形式，徑向尺寸小，慣性小，散熱好，而且沒有磁漏。
圖2 160BF02型六相功率步進(jìn)電機(jī) |