1、混合式步進電動機結構及原理混合式步進電動機結構及原理一、步進電動機背景介紹一、步進電動機背景介紹1、步進電動機分類步進電動機分類步進電動機分類步進電動機分類反應式步進電動機（反應式步進電動機（VR）永磁式步進電動機（永磁式步進電動機（PM）混合式步進電動機（混合式步進電動機（HSM） 混合式步進電機（混合式步進電機（HSM）具有）具有體積小、性價比高、可靠性好、運體積小、性價比高、可靠性好、運行平穩、定位準確、易于控制的優行平穩、定位準確、易于控制的優點，自上世紀點，自上世紀60年代問世以來，取年代問世以來，取得了工業自動化領域的青睞，并逐得了工業自動化領域的青睞，并逐步取代步取代VR和和PM

2、而成為步進電動機而成為步進電動機的主流發展趨勢。的主流發展趨勢。 2、步進電動機特點及優勢：、步進電動機特點及優勢：開環控制。控制方式極為簡單，非常容易實現，成本很低。開環控制。控制方式極為簡單，非常容易實現，成本很低。控制精度高。步進電動機結構本身步距角（轉動控制精度高。步進電動機結構本身步距角（轉動1步前進的角度）已經非常小，步前進的角度）已經非常小，實際運行時通常與細分驅動器配合使用，因而步距角經過細分后變得更小，控實際運行時通常與細分驅動器配合使用，因而步距角經過細分后變得更小，控制精度更高。制精度更高。電機旋轉的角度正比于輸入脈沖信號的數量。因此，電機具有優良的起停和反電機旋轉的角度

3、正比于輸入脈沖信號的數量。因此，電機具有優良的起停和反轉響應，且無積累誤差，即不會將轉響應，且無積累誤差，即不會將1步的誤差積累到下步的誤差積累到下1步，同時可以通過控制步，同時可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。電機旋轉的速度正比于輸入脈沖信號的頻率。因此，電機具有擁有較寬的轉速電機旋轉的速度正比于輸入脈沖信號的頻率。因此，電機具有擁有較寬的轉速范圍，同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到范圍，同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。調速的目的。由于沒有電刷，可靠

4、性高，電機的壽命僅僅由于沒有電刷，可靠性高，電機的壽命僅僅 取決于軸承的壽命。取決于軸承的壽命。二、混合式步進電動機（二、混合式步進電動機（HSM）結構及特點）結構及特點定、轉子鐵心定、轉子鐵心12345679101181、不導磁前端蓋，2、前端軸承，3、不導磁轉軸，4、第一段轉子，5、永磁體，6、第二段轉子，7、后端軸承，8、定子勵磁繞組，9、定子，10、不導磁后端蓋，11、螺釘 混合式步進電動機結構：由不導磁前端蓋1、前端軸承2、不導磁轉軸3、第一段轉子4、永磁體5、第二段轉子6、后端軸承7、定子勵磁繞組8、定子9、不導磁后端蓋10、螺釘11組成。第一段轉子4和第二段轉子6均由硅鋼片疊壓而

5、成，轉子上均勻分布50個小齒，兩段轉子上的小齒互錯1/2齒距。定子9由硅鋼片疊壓而成，均勻分布有八個定子磁極，每個定子磁極上均勻分布一定數量的定子小齒，定子齒距與轉子齒距相同。定子磁極之間的槽內設置定子勵磁繞組8，任意選定一個繞組為起始繞組，八個定子勵磁繞組按順時針方向依次為：A相繞組12、B相繞組13、-A相繞組14、-B相繞組15、A相繞組16、B相繞組17、-A相繞組18、-B相繞組19，A相繞組與-A相繞組反向串聯，B相繞組與-B相繞組反向串聯。永磁體5放置于兩段轉子中間，永磁體表面與兩段轉子表面緊貼在一起，永磁體沿與轉軸軸線平行的方向充磁。定子通過螺釘與前后端蓋固定在一起。兩段轉子、

6、永磁體和轉軸固定在一起，通過前后端軸承與前后端蓋安裝在一起，從而轉子及轉軸可相對于定子及端蓋轉動。 混合式步進電動機工作原理：當定子的兩相繞組按AB（-A）（-B）的順序通電時，磁通1經永磁體 第一段轉子鐵心 氣隙 定子鐵心 氣隙 第二段轉子鐵心 永磁體形成閉合回路，電機工作于混合勵磁狀態，轉子及轉軸相對于定子及端蓋轉動，實現電機轉動。1213141516171819 12、A相繞組，13、B相繞組，14、-A相繞組，15、-B相繞組，16、A相繞組，17、B相繞組，18、-A相繞組，19、-B相繞組 混合式步進電動機工作原理：當定子的兩相繞組按AB（-A）（-B）的順序通電時，磁通1經永磁體

7、 第一段轉子鐵心 氣隙 定子鐵心 氣隙 第二段轉子鐵心 永磁體形成閉合回路，電機工作于混合勵磁狀態，轉子及轉軸相對于定子及端蓋轉動，實現電機轉動。三、混合式步進電動機（三、混合式步進電動機（HSM）3D仿真模型（不考慮實際定轉子鐵仿真模型（不考慮實際定轉子鐵心硅鋼片的情況）心硅鋼片的情況） 定、轉子硅鋼片定、轉子硅鋼片硅鋼片厚度：硅鋼片厚度：0.50mm混合式步進電動機（混合式步進電動機（HSM）永磁體磁場方向永磁體磁場方向徑向徑向軸向軸向氣隙：氣隙：0.02mm疊壓系數：疊壓系數：0.95轉子轉子1轉子轉子2定子定子四、混合式步進電動機（四、混合式步進電動機（HSM）3D仿真模型（考慮到定轉子鐵心實際仿真模型（考慮到定轉子鐵心實際是由硅鋼片疊壓而成）是由硅鋼片疊壓而成）四、混合式步進電動機（四、混合式步進電動機（HSM）工作原理）工作原理a. 狀態1：轉子位置角為 0 度（一個周期開始）N極轉子極轉子S極轉子極轉子SNSNSNSNA相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相A相B相- A相- B相b. 狀態2：轉子位置角為 1.8 度N極轉子極轉子S極轉子極轉子NSNSNSNSc. 狀態3：轉子位置角為 3.6 度N極轉子極轉子S極轉子極轉子NSNSNSNSd. 狀態4：轉子位置角為