混合式
步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)推力，不儀和各相繞阻通入的控制脈沖電流有關(guān)，而且還和內(nèi)部存在的固定磁場(chǎng)大小有關(guān)。在它內(nèi)部的固定磁場(chǎng)，通常是由永久磁鐵提供，如圖1 4所示;當(dāng)然，也可以用通有固定直流電流的勵(lì)磁線圈來(lái)產(chǎn)生。隨著各相控制繞組中的電流發(fā)生變化，使得各極下的磁場(chǎng)位置發(fā)生變化，因而帶動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)子產(chǎn)生直線步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。是一臺(tái)兩相平板型混合式
直線步進(jìn)電機(jī)的原理結(jié)構(gòu)。定子是由開(kāi)有等距齒槽的疊片鐵心組成，齒距(或槽距)為t。動(dòng)于是由永九磁鐵再加上“Ⅱ”形電磁鐵EMA和EMB組成，電磁鐵EMA具有磁極1和2;電磁鐵EMB具有磁極3和4。每個(gè)極上一般都有幾個(gè)平行齒)。其齒距要求和定子的齒距相等均為t電磁鐵的鐵心是由硅鋼片疊成。各磁極中心線之間的距離，稱(chēng)為極距P。磁極l和磁極2之間的極距P1，以及磁極3和磁極4之間的極距P4.，均可由下式表示，這樣就可以保證極1的齒和定子齒對(duì)齊時(shí)，極2的齒中心正好對(duì)著定子槽中心。而磁極2和磁極3之間的極距P,就必須滿(mǎn)足下式，這樣就可以保證當(dāng)極l齒中心正對(duì)著定子齒中心時(shí)，敏3和報(bào)4的齒中心分I正好都處在定子齒中心和槽中心之間·為電機(jī)下一步步進(jìn)運(yùn)動(dòng)做好位置準(zhǔn)備工作。永久磁鐵磁通的路徑是通過(guò)電磁鐵，越過(guò)電磁鐵和定子之閱的空氣隙和定子自身的磁路形成的主磁路回路。當(dāng)電磁鐵沒(méi)有電流時(shí)，永久磁鐵向所有的磁極提供了大致相等的常值磁通。這里是永久磁鐵提供的總磁通。各極下氣隙中的磁通方向如圖1.58中虛線所示，在這個(gè)條件下，動(dòng)子上沒(méi)有任何水平推力，動(dòng)子可以穩(wěn)定在任何隨機(jī)位置上。當(dāng)電磁鐵EMA線圈中通入正向電流Ia勵(lì)磁時(shí)，在圈中用來(lái)表示，則由該電流勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通路徑如圖l-5a中實(shí)線所示o此時(shí)極l下的磁通^≈k/z+h設(shè)“≈九/2則^≈九/2+九一九，而極2下的磁通也≈九/2一“≈o，極3和極4下的磁通大致仍為‰/2顯然’此時(shí)極l所受的磁力最大，極2所受磁力幾乎為零，極3和極4所受磁力由動(dòng)、定子齒的相對(duì)位置所決定，其水平方向的分力大致大小相等，方向相反，相互抵消，因此動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)由極1所受的磁力決定。最后，極l必定運(yùn)動(dòng)到和定子齒對(duì)齊為止，如圖卜5b所示(極l對(duì)齊定子齒1’。因?yàn)橹挥性邶X對(duì)齒的情況下，丸對(duì)應(yīng)磁路的避導(dǎo)最大，這時(shí)動(dòng)于所受的水平磁推力為零，動(dòng)于就處在穩(wěn)定平衡的位置上n動(dòng)子由圖l-5a過(guò)渡到圖l-5b時(shí)，動(dòng)子已經(jīng)向右移動(dòng)了1/4齒距’如果接下?lián)敉姺绞阶兂蓢?-5.所示，則同樣可分析得到下述結(jié)論：極4受磁力最大，并必然使極4對(duì)準(zhǔn)定子齒6;此時(shí)動(dòng)子又向右移動(dòng)了rj4距離。同樣可以分析圖l-5d和圖l-5e的情況我們可得到如下結(jié)論：當(dāng)單相通電方式接圖1-5e -d-e—b _e-順序進(jìn)行，則動(dòng)于就會(huì)以rj4步距向左移動(dòng)。通電方式以四種變化狀態(tài)為周期稱(chēng)為四拍制運(yùn)行。每經(jīng)過(guò)四種通電方式變化，動(dòng)子就會(huì)移動(dòng)一個(gè)齒距‘。各相線圈通電的規(guī)律如圖1-6所示。2兩相同時(shí)勵(lì)磁分析單相輪流通電勵(lì)磁工作方式的缺點(diǎn)是電機(jī)的凈推動(dòng)力小、阻力大、運(yùn)行速度有限。其主要原因是當(dāng)電機(jī)由圖l-5b過(guò)渡到圖1-5e狀態(tài)時(shí)，由于極1下有永久磁鐵提供的磁通在作用，極1和定于齒1之間實(shí)際上存在著相當(dāng)大的吸力，阻止動(dòng)子向右運(yùn)動(dòng)。如果當(dāng)線圈B通以正電流時(shí)，在線圈A中同時(shí)通入匣向電流，這就有利于動(dòng)子從狀態(tài)圖1-5b過(guò)渡到狀態(tài)圖1-5e，因?yàn)檫@時(shí)極1下的磁通近似為零，沒(méi)有阻力存在，這就是兩相繞組同時(shí)通電的優(yōu)點(diǎn)之一。根據(jù)這個(gè)設(shè)想，各相線圈的電流波形變成如圖1—7中實(shí)線所示的波形。如果讓線圈A通入余弦電流洞時(shí)讓線圈B通入正弦電流(如圖1-7中虛線所示)，則在O-m/2范圍內(nèi)-線圈B中的電流從零遙新增大到它的最大值，使得極4-F的磁通電※/2逐漸增大到。而極3下的磁通逐漸由九/2下降到零。同時(shí)極1F的磁通隨著/A下降而下降，配合線圈B使動(dòng)千如同同步電機(jī)一樣平滑均勻地向右移動(dòng)。當(dāng)電流交變一次，動(dòng)子就移過(guò)一個(gè)齒距￡。當(dāng)A相電流由最大值下降到零，B相電流由零上升到最大值時(shí)t動(dòng)子沿軌道推進(jìn)了r/4。如果在A相電流由最大值下降下來(lái)的同時(shí)，B相電流由零開(kāi)始上升，當(dāng)它們的值達(dá)到相等時(shí)，則動(dòng)子對(duì)應(yīng)地正好移過(guò)m/8如果將上述A相和B相的正、余弦電流每個(gè)周期都用40個(gè)等寬不等幅的脈沖群代替，如圖1 8所示，則每個(gè)脈沖的寬度為90(電角度)。則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就會(huì)相對(duì)于原來(lái)的位置移動(dòng)了，此時(shí)步距為1/40齒距。可見(jiàn)電機(jī)的步距分辨率比原來(lái)提高了1O倍。上述把一個(gè)周期的正、余弦電流細(xì)分成40個(gè)等寬不等幅的脈沖群的電路-稱(chēng)為細(xì)分電路。利用微型計(jì)算機(jī)可以很方便地完成比上述精細(xì)得多的細(xì)分任務(wù)。目前對(duì)于實(shí)際齒距為imm的步避電動(dòng)機(jī)，通過(guò)微機(jī)細(xì)分的方法，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)0.00imm微步的分辨率，這就顯示出用微機(jī)控制兩相同時(shí)通電勵(lì)磁方式的優(yōu)越性。
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