航天步进电动机的工作原理思维导图

溪若

2022-12-05

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航天步进电动机的工作原理思维导图

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思维导图大纲

反应式三相步进电动机

定子上有6个磁极，分成A、B、C三相，每个磁极上绕有励磁绕组

按串联（或并联）方式连接，使电流产生的磁场方向一致，转子无绕组

它是由带齿的铁心做成的，步进电动机的工作原理与电磁铁相似

当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三对磁极就依次产生磁场

每次对转子的某一对齿产生电磁转矩，使它一步步转动

每当转子某一对齿的中心线与定子磁极中心线对齐时，磁阻最小，转矩为零

每次就在此时按一定方向切换定子绕组各相电流，使转子按一定方向一步步转动

A相通电

B相和C相都不通电，由于磁通总是沿着磁阻最小的路径通过

使转子的1、3齿与定子A相的两个磁极齿对齐，此时，因转子只受到径向力而无切向力

故转矩为零，转子被锁定在该位置上；随后A相断电，B相通电，转子受电磁力的作用

逆时针旋转30°，使2、4齿与B相磁极齿对齐；若使B相断电，C相通电，转子再转30°

1、3齿与C转子再转30°，使1、3齿与C相磁极齿对齐

当C相断电，A相再次通电时，2、4齿与A相磁极齿对齐，转子又转过30°，依此类推，形成步进式旋转

步进电动机的工作方式

从一相通电换接到另一相通电称为一拍，每拍转子转过一个步距角

按A→B→C→A，顺序通电时，电动机的转子便会按此顺序一步一步地旋转

反之，若按A→C→B→A的顺序通电，则电动机就会反向转动

这种三相依次单相通电的方式，称为三相单三拍式运行

这里的“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指一个循环内换接了三次，即A、B、C三拍

单三拍通电方式每次只有一相控制绕组通电吸引转子，容易使转子在平衡位置附近产生振荡

运行稳定性较差，在切换时一相控制绕组断电而另一相控制绕组开始通电

容易造成失步，因而实际上很少采用这种通电方式

三相双三拍方式

三相反应式步进电动机也可以按三相双三拍方式运行，即通电方式为AB→BC→CA→AB的顺序

每次有两相绕组同时通电，这种通电方式转子受到的感应力矩大，静态误差小，定位精度高

另外，通电状态转换时始终有一相控制绕组通电，电动机工作稳定，不易失步

三相六拍通电方式

即通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A，这种通电方式是单、双相轮流通电

具有双二拍的特点，且通电状态增加一倍，使步距角减小一半

步进电动机由于采用脉冲方式工作

各相需按一定规律分配脉冲，因此，在步进电动机控制系统中，需要脉冲分配逻辑和脉冲产生逻辑

步进电动机要求控制驱动系统必须有足够的驱动功率，所以还要求有功率驱动部分

为了保证步进电动机不失步地起停，要求控制系统具有升降速控制环节

因此一个较完善的步进电动机驱动控制系统由脉冲混合电路

加减脉冲分配电路、加减速电路、环形分配器和功率放大器组

其中脉冲混合电路、加减脉冲分配电路、加减速电路和环形分配器可用硬件线路来实现，也可用软件来实现

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