永磁式步进电动机特点(永磁步进电机结构)

1. 永磁步进电机结构

安川变频器中PM指的是永磁同步电机，分为IPM和SPM，即凸极和隐极。

2. 永磁式步进电机结构原理图

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。

3. 永磁步进电机工作原理

首先永磁同步电机要建立主磁场，励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场;然后采用三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体;在原动机拖动转子旋转的情况下，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组，因此电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。

通过引出线，即可提供交流电源。由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

对于转子直流励磁的同步电动机，若采用永磁体取代其转子直流绕组则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。 永磁同步电动机的组成部分：定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。 永磁同步电动机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。 原理 通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机，同一般同步电动机一样，正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组，或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。

这样，当电动机恒速运行时，定子三相绕组所感应的电势则为正弦波，正弦波永磁同步电动机由此而得名。

正弦波PMSM是一种典型的机电一体化电机。它不仅包括电机本身，而且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。

内置式永磁同步电机无位置传感器（interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM）矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,在无位置传感器IPMSM闭环矢量控制方式下平稳启动运行，并能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置观察信息。

4. 永磁步进电机结构图解

永磁电机就是在电机内部使用一定的永磁体，该永磁体为电机提供所需的磁场。例如，永磁同步电机、无刷直流电机以及永磁步进电机等都可以认为是永磁电机。

变频电机就是输入到电机里面的电流频率为变化的频率。利用这种原理工作的电机很多，包括无刷直流电机、同步电机以及开关磁阻电机等。由此可见，永磁电机和变频电机最大区别在于前者使用的电源为普通电源，后者使用的电源为变频电源。

5. 永磁步进电机结构主要为

步进电机的步距角α是反映步进电机绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。步距角α一般由定子相数、转子齿数和通电方式决定。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。 电机固有步距角： 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如SL86S2114A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

6. 永磁感应子式步进电动机

广义上讲永磁电机是指使用了永磁体的电机，这类电机不需要励磁，大致可分为：永磁直流电机（有换向器），无刷直流电机（直流电机特性，电子换向），永磁同步电机（交流电机特性）等。永磁同步电机只是永磁电机的一个分类而已。另外电机的分类可从多个角度分析，如果从原理上看大致分三类：电压控制（直接转矩控制），例如有刷直流电机及无刷直流电机；频率控制（直接转速控制），例如感应电机以及同步电机等；磁场频率控制（利用对齐原则），例如步进电机。

7. 永磁式步进电机结构图

步进电机型号由4部分组成，分别代表机座号、电机类型（BYF代表混合式，BC代表反应式）、相数、电机转子齿数。

1、机座号：又叫电机外径，一共有28、42、57、86、110、130型号。

2、电机类型反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。

其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。

混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。

其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

3、相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。

4、转子齿数转子齿数是指定转子铁芯上转子小齿的数量。

转子齿数的不同会改变单相各个线圈之间的互补性；改变线圈所匝链的磁链的极性，对单相线圈磁链的谐波成分造成影响，进而对电机的谐波特性造成影响，还影响电机的功率密度。 扩展资料1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。

电机的步距角应等于或小于此角度。

2、静力矩的选择静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。

单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。

直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。

3、电流的选择静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流。

8. 永磁步进电机结构图

步进电机型号由4部分组成，分别代表机座号、电机类型（BYF代表混合式，BC代表反应式）、相数、电机转子齿数。

1、机座号：又叫电机外径，一共有28、42、57、86、110、130型号。

2、电机类型 反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。 混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

3、相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。

4、转子齿数 转子齿数是指定转子铁芯上转子小齿的数量。转子齿数的不同会改变单相各个线圈之间的互补性；改变线圈所匝链的磁链的极性，对单相线圈磁链的谐波成分造成影响，进而对电机的谐波特性造成影响，还影响电机的功率密度。

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