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永磁式步进电机

/permanent magnetic stepping motor/
条目作者陈志辉

陈志辉

最后更新 2024-03-07
浏览 159
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转子采用永磁磁钢的步进电机

英文名称
permanent magnetic stepping motor
所属学科
电气工程

这种步进电机定子采用冲压方式加工成爪型齿极,转子采用径向充磁的多极永磁磁钢,成本低廉。

典型结构如图1所示。定子上有两相或多相绕组,转子为一对或几对极的星形永磁磁极,转子的极数与定子每相的极数相同,定子和转子都没有小齿。因此,通常为大步距步进电动机。永磁材料一般选用铁氧体和铝镍钴。选用铁氧体时,大多数步距角为7.5°和15°,使用铝镍钴的步进电机步距角多为45°和90°。

图1 星形磁极永磁式步进电动机示意图图1 星形磁极永磁式步进电动机示意图

以两相集中绕组(AO、BO)、每相为两对极、转子磁极也是两对极的情况为例(图1),当定子绕组按AB(-A)(-B)A……的顺序轮流通以直流电时,转子将沿顺时针方向转动。此处,(-A)、(-B)分别表示对A、B相绕组反相通电。每次通电使转子在空间转过45,即其步距角为45。一般来说,永磁式步进电动机的步距角为:


式中为转子极对数;为相数。

星形磁极的加工工艺比较复杂,如采用图2所示的爪形磁极结构,将磁钢做成环形,则可简化加工工艺。这种爪极式永磁步进电动机的磁钢为轴向充磁,磁钢两端的两个爪形磁极分别为S和N极性。由于两个爪形磁极是对插在一起的,从转子表面看,沿圆周方向各个极爪是N、S极性交错分布的,极爪的极对数与定子每相绕组的极对数相等。爪极式永磁步进电机的运行原理与星形磁钢结构的相同。

图2 爪极式永磁步进电动机图2 爪极式永磁步进电动机

与反应式步进电动机不同,永磁式步进电机要求电源供给正、负脉冲,否则不能连续运转。一般永磁式步进电动机的驱动电路要做成双极性驱动,这使供电电源的线路复杂。这个问题也可以通过在同一相的极上绕上两套绕向相反的绕组,电源只供给正脉冲的方法来解决,但这种方法增加了用铜量和电机的尺寸。

特点为:①大步距角,例如15、22.5、30、45、90等。②启动频率较低,通常为几十到几百赫(但转速不一定低)③控制功率小。④在断电情况下有定位转矩。⑤有强的内阻尼力矩。

应用领域包括计算机外部设备、摄影系统、观点组合装置、阀门控制、数控机床、自动绕线机、医疗设备、电子钟表、自动绣花机、办公自动化、家电行业等。

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