电机学 教学课件 作者 王秀和 孙雨萍 第07章 特殊电机.ppt

《电机学 教学课件 作者 王秀和 孙雨萍 第07章 特殊电机.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章特殊电机第一节步进电动机第二节开关磁阻电机第三节力矩电机第四节磁滞电动机第五节超导电机第六节超声波电机1步进电动机步进电动机是一种将数字脉冲转换为阶梯波电压，并在此电压驱动下作步进运动的电动机。施加一个脉冲信号，步进电动机就前进一个步距。它由电动机本体、驱动器和控制器构成，其系统框图如图所示。图7-l步进电动机系统框图1.1反应式步进电动机的结构和工作原理以三相反应式步进电动机为例。定子上有六个磁极和三相绕组，每一相绕组绕在相对的两个磁极上，绕组通电时，这两个磁极的极性相反。转子铁心及定子磁极上有小齿，定转子齿距相等。转子铁心上没有绕组。图7-2反应式步进电动机

2、结构示意图当A相绕组通电时，电动机内建立以AA’为轴线的磁场。由于定转子上有齿和槽，当定转子齿的相对位置不同时，磁路的磁导也不同，定转子齿相对的磁极的磁导最大，定转子齿和槽相对的极的磁导最小。转子的稳定平衡位置是使通电相磁路的磁导最大的位置，所以A相通电时转子处于A相极下定转子齿相对的位置。(a)A相通电当A相绕组断电、B相绕组通电时，则建立以BB’为轴线的磁场，磁场在空间上沿逆时针方向转过120，转子齿的轴线将力求与B相磁极上定子齿的轴线对齐，以达到平衡状态，转子沿逆时针方向转过1/3齿距。齿距为式中，Zr为转子齿数。(b)B相通电在B相绕组断电的同时，给C相绕组

3、通电，则建立以CC’为轴线的磁场，转子又沿逆时针方向转过1/3齿距以使C相极下定转子齿对齐。在C相绕组断电的同时，给A相绕组通电，则转子又沿逆时针方向转过1/3齿距以使A相极下定转子齿对齐。当连续不断地按A—B—C—A的顺序依次给各相绕组通电时，磁场的轴线沿ABC方向运动。每改变一次通电状态，磁场转过120，转子转过1/3齿距。当定子各相轮流通电完成一个循环时，磁场沿ABC方向转过360空间角，转子沿ABC方向转过一个齿距，因此转子转速为磁场转速与转子齿数的比值。(c)C相通电若按A—C—B—A的顺序依次给各绕组通电，则磁场沿顺时针方向转动，转子也沿顺时针方向转动

4、，即改变通电的顺序就可以改变电动机的转向。上述通电方式称为三相单三拍运行方式，三相反应式步进电动机也可以按三相双三拍(AB—BC—CA—AB)方式运行，其工作原理与三相单三拍运行方式相似，每改变一次通电状态，磁场轴线转过120，转子转过1/3齿距。但由于通电方式不同，运行性能有些差别。三相反应式步进电动机还可以采用三相六拍的通电方式(A—AB—B—BC—C—CA—A)，每改变一次通电状态，电动机内磁场的轴线转过60，转子转过1/6齿距，为三拍时的一半。同一台电动机，可以有不同的通电方式和不同的运行拍数，若用ml表示运行拍数，则每改变一次通电状态时转子转过的角度称为

5、步距角。1.2永磁步进电动机的结构和工作原理定子上有二相或多相绕组，转子为星形永磁磁极，极数与定子每相绕组的极数相同。当A相绕组通以正电流时，所产生的磁场与转子磁极相互作用，使转子磁极与定子A相磁极轴线对齐(a)a相通正电流当B相绕组通以正电流时，所产生磁场从图(a)所示位置顺时针转过45，受其作用，转子磁极也顺时针转过45，其轴线与定子B相磁极轴线对齐当A相绕组通以负电流时，所产生磁场从图7-4(b)所示位置顺时针转过45，所产生的磁场与转子磁极相互作用，使转子磁极与定子A相磁极轴线对齐(b)b相通正电流(c)a相通负电流当B相绕组通以负电流时，所产生磁场从图

6、(c)所示顺时针转过45，所产生的磁场与转子磁极相互作用，使转子磁极与定子A相磁极轴线对齐可以看出，当定子绕组按A－B－——A的顺序依次通电时，每改变一次通电状态，转子将按顺时针方向转过45空间角，即步距角为45。步距角可表示为(d)b相通负电流上述转子磁极采用星形结构，永磁体加工工艺比较复杂。为简化工艺，通常采用图7-5所示的爪形磁极结构，将永磁体做成环形，轴向充磁，两个爪形磁极对插在一起，相互错开半个爪距，沿圆周方向极爪是N、S极交错分布的，极对数应与定子绕组的极对数相同。其运行原理与星形永磁体结构的永磁步进电动机相同。图7-5爪形磁极永磁步进电动机1.3混

7、合式步进电动机的结构和工作原理混合式步进电动机的定转子上都有很多齿，与反应式步进电动机相似；采用永磁体，与永磁式步进电动机类似。从性能上看，它可以做成反应式步进电动机那样的小步距，也具有永磁式步进电动机控制功率小的优点。此外，这种电动机还常常被用作低速永磁同步电动机。混合式步进电动机通常有二相式和五相式两种。五相混合式步进电动机具有分辨率高、起动频率高、运行频域宽、运行平稳性好等优势，但其功率驱动电路成本较高。在二相混合式步进电动机中采用细分控制技术可以提高分辨率和运行性能，能在分辨率相同的情况下取代五相混合式步进电动机。以二相混合式步进电动机为例介