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进电机

混合式步进电机（又称感应子式步进电机）既有反应式步进电机小步距角的特点，又有永磁式步进电机效率高、绕组电感比较小的特点。

（1）两相混合式步进电机的结构

图1-11为混合式步进电机的轴向剖视图。它的定子铁芯与单段反应式步进电机基本相同，即沿着圆周有若干凸出的磁极，每个磁极的极面上有小齿，机身上有控制绕组；定子控制绕组与永磁式步进电机基本相同，也是两相集中绕组，每相为两对极，控制绕组的接线。

中可以看出，当定子绕组按A西门子B西门子（-A）西门子（-B）西门子A…的次序轮流通以直流脉冲时（如A相通入正脉冲，则定子上形成上下S、左右N四个磁极），按N、S相吸原理，转子必为上下N、左右S，若将A相断开、B相接通，则定子极性将顺时针转过45°，转子也将按顺时针方向转动，每次转过45°空间角度，也就是步距角θs为45°。一般来说，步距角θs的值为

式中，m为相数；p为转子极对数。

上述这种通电方式为两相单四拍。由以上分析可知，永磁式步进电机需要电源供给正、负脉冲，否则不能连续运转。一般永磁式步进电机的驱动电路要做成双极性驱动，这会使电源的线路复杂化。这个问题也可以这样来解决，就是在同一个极上绕两套绕向的绕组，这样虽增加了用铜量和电机的尺寸，但简化了对电源的要求，即电源只要供给正脉冲就可以了。

还有两相双四拍通电方式［即AB西门子B（-A）西门子（-A）（-B）西门子（-B）A西门子AB］和八拍通电方式。

永磁式步进电机的步距角大，启动和运行频率低。它消耗的功率比反应式步进电机小，在断电情况下有定位转矩，有较强的内阻尼力矩。

星形磁极的加工工艺比较复杂，如采用的爪形磁极结构，

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。

（1）永磁式步进电机的基本结构

永磁式步进电机也有多种结构，是一种典型结构。它的定子为凸极式，定子上有两相或多相绕组，转子为一对或几对极的星形磁钢，转子的极数应与定子每相的极数相同。图中定子为两相集中绕组（AO、BO），每相为两对极，转子也是两对极的永磁转子。

由以上分析可知，反应式步进电机的步距角θs的大小是由转子的齿数Zr、控制绕组的相数m和通电方式所决定的。它们之间存在以下关系

式中，C为状态系数，当采用单三拍和双三拍通电方式运行时，C＝1；而采用单、双六拍通电方式运行时，C＝2。

如果以N表示步进电机运行的拍数，则转子经过N步，将经过一个齿距。每转一圈（即360°机械角），需要走NZr步，步距角又可以表示为

若步进电机通电的脉冲频率为f（拍/s或脉冲数/s），则步进电机的转速n为

式中，f的单位是s-1；n的单位是r/min。

由此可知，反应式步进电机的转速与拍数N、转子齿数Zr及脉冲的频率f有关。相数和转子齿数越多，步距角越小，转速也越低。在同样脉冲频率下，转速越低，其他性能也有所改善，但相数越多，电源越复杂。目前步进电机一般做到六相，个别的也有做成八相或更多相数。

同理，当转子齿数一定时，步进电机的转速与输

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通电变为B、C两相通电时，B相始终保持持续通电状态，C相磁拉力试图使转子逆时针方向转动，而B相磁拉力却起阻止转子继续向前转动的作用，即起到了一定的电阻尼作用，步进电机工作比较平稳。而在三相单三拍运行时，由于没有这种阻尼作用，转子达到新的平衡位置容易产生振荡，稳定性不如三相双三拍运行方式。

③三相单、双六拍通电方式。反应式步进电机，采用三相单、双六拍通电方式运行的工作原理其控制绕组按A西门子AB西门子B西门子BC西门子C西门子CA西门子A顺序通电，或按A西门子AC西门子C西门子CB西门子B西门子BA西门子A顺序通电，也就是说，先A相控制绕组通电；以后再A、B相控制绕组通电；断开A相控制绕组，由B相控制绕组单独接通；再使B、C相控制绕组通电，依此进行。其特点是三相控制绕组需经6次切换才能完成一个循环，故称为“六拍”，通电时，有时是单个绕组接通，有时又为两个绕组接通，称为“单、双六拍”。

反应式步进电机采用三相单、双六拍通电方式运行时，步距角也有所不同。当A相控制绕组通电时，与三相单三拍运行的情况相同，转子齿1、3和定子极A、A'轴线对齐，当A、B相控制绕组通电时，转子齿2、4在定子极B、B'的吸引下是转子沿逆时针方向转动，直至转子齿1、3和定子极A、A'之间的作用力与转子齿2、4和定子极B、B'之间的作用力相平衡为止，当断开A相控制绕组，而由B相控制绕组通电时，转子将继续沿逆时针方向转过一个角度，使转子齿2、4和定子极B、B'对

其控制绕组按AB西门子BC西门子CA西门子AB顺序通电，或按AB西门子CA西门子BC西门子AB顺序通电，即每拍有两相绕组通电，三拍为一个循环。当A、B两相控制绕组通电时，转子齿的位置应考虑到两对定子极的作用，只有当A相极和B相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡时，才是转子的平衡位置，若下一拍为B、C两相通电时，则转子按逆时针方向转过30°。到达新的平衡位置，