步进电动机的结构和工作原理

三相反应式步进电动机的原理结构图如图5-17（a）所示。定于和转子都用硅钢片叠成。定子上有3对磁极，每对磁极上绕有一个绕组，3对磁极有3个绕组，称为三相绕组，绕组数称为步进电动机的相数，图中转子有4个极，其上无绕组，本身也无磁性。工作时脉冲信号电压按一定顺序加到定子三相绕组A－A′，B－B′，C－C′上。按其通电方式不同，步进电动机有以下3种运行方式。

1.三相单三拍运行方式

“三相”是指步进电动机定子有三相绕组，“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指通电三次完成一个循环。即定子绕组按A—B—C—A的顺序通电（或A—C—B—A）。三相定子电压uAA′，uBB′，uCC′的电压波形如图5-17（b）所示。

图5-17　步进电动机

当A相绕组通电，电机内建立起以A－A′为轴线的磁场，在磁场中转子受力，磁通的路径不同，转子受力的大小与方向也不一样。由于磁通要走磁阻最小的路径，所以转子总是趋向于转到磁阻最小的位置，如图5-18（a）所示。这种由于磁阻不对称而使转子在磁场中受到的转矩称为反应转矩，由于反应转矩的作用使转子转动。

当B相绕组通电，所形成的磁场如图5-18（b）所示，在反应转矩的作用下，转子顺时针方向转过30°；当C相绕组通电时，所形成的磁场如图5-18（c）所示，这时转子顺时针方向转过60°。以后重复上述通电过程，转子将每次以30°的角度顺时针方向旋转，若改变三相绕组的通电顺序，即按A—C—B—A顺序通电，转子就会逆时针方向旋转。

图5-18　三相单三拍运行方式(www.xing528.com)

2.三相双三拍运行方式

这种运行方式是每次有两相绕组通电，通电三次完成一个循环，故称为双三拍。通电顺序为AB－BC－CA－AB，如图5-19所示为三相双三拍运行方式时转子的旋转情况。在图5-19（a）中A、B相绕组通电，在图5-19（b）中B、C相绕组通电，在图5-19（c）中C，A相绕组通电，每次通电转子转过的角度是30°。

图5-19　三相双三拍运行方式

3.三相单双六拍运行方式

这种运行方式定子绕组的通电顺序为A－AB－B－BC－C－CA－A。其中有单相绕组通电也有双向绕组通电，需通电6次完成一个循环。每次通电转子转过的角度是15°。