4.3了解步进电动机和开关磁阻电动机(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（大连理工大学出版社）

任务3 了解步进电动机和开关磁阻电动机 一、简单的反应式步进电机的结构和原理 图4-14 反应式步进电动机工作示意图 1．单三拍通电方式的步进电机 ①如果改变通入的电脉冲顺序（不再按A—B—C—A……顺序）通电，转子就会反方向（逆时针）一步步地转动。 ②改变通入的电脉冲频率，就会改变电动机的转速。频率越高，步进电机的转速就越快。 步进角θ： 我们把转子在空间每旋转一个角度，称为前进了一步，这个角度称为步进角θ。 单三拍： 把从一相绕组A通入脉冲信号转换到另一相绕组B通电称为一拍，象这种反应式步进电动机每经过一拍，转子就前进一步的通电方式就称为“单三拍”（转子回到A—A′轴线的位置通电需要转换三次）。所谓“单”是指每次只有一个绕组单独通电。 2．六拍 如果在A相不断电的情况下又接通B相（不是单独通电），此时，定子A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场共同作用，使转子不能顺时针旋转60°，只能转30°，这时步进角将会减小一半。此时如果按A—AB—B—BC—C—CA方式顺序通电、断电，则转子将按θ/2步进角以顺时针旋转。这种通电方式称为“六拍”。 二、认识实际反应式步进电机的结构示意图 图4-15 三相反应式步进电动机工作示意图 上式中，Z为转子齿数；N为转子转过一个齿距的运行节拍数。 因此，步进电机通电N拍，转子则转过N·θ的角度，相当于一个齿距。 目前常见的三相反应式步进电机定子有6个磁极，每个磁极上有5个齿，转子上有40个齿（Z=40），这种电机若按单三拍通电（N=3），则θ=3°；若按六拍通电（N=6），则θ=1.5°。 【练一练】 二、开关磁阻电动机 1. 开关磁阻电动机的组成及工作原理 开关磁阻电动机总成通常有开关磁阻电动机、功率变换器、位置传感器和控制器4部分组成。 （1）开关磁阻电动机 由定子和转子两部分组成 在定子相互对称的两个定子凸极上的绕组为串联形式，构成一相绕组。所以定子的相数（也是磁阻电动机的相数）为定子凸极数/2。 三相6/4磁阻电动机的截面和定子绕组连接 开关磁阻电动机的转动原理与步进电动机的转动原理相同 也是遵循“磁阻最小原理”（即磁通量总是要沿磁阻最小的路径闭合）运行的 图 磁阻电动机工作原理分析（0°～20°） （a）0° （b）10° （c）20° 当转子转过角度θ（30°），转子凸极1-3与定子凸极A-A对齐时（图a）时，此刻转子凸极2-4与定子B相凸极之间相差一个角度θ（30°）。这时给B相通电，A、C两相不通电，在B相中建立以B-B为轴线的对称磁场，磁力线闭合路径中，定子和转子间的缝隙此时最大，磁阻最大，B—B对称磁场产生的弯曲磁力线沿着逆时针方向的切向磁拉力，将转子凸极2-4向定子B相轴线方向拖动，使转子逆时针方向旋转 图 磁阻电动机工作原理分析（30°～50°） （a）30° （b）40° （c）50° a），此时转子凸极1-3与C相凸极之间相差一个角度θ（30°）。这时给C相绕组通电，A、B两相绕组不通电，这时就会在C相定子中建立一个以C-C为轴线的对称磁场 图 磁阻电动机工作原理分析（60°～80°） （a）60° （b）70° （c）80° （2）功率变换器 功率变换器是连接电源与电动机的开关部件。功率变换器的线路有多种形式，并且与磁阻电动机的相数、绕组形式（单绕组或双绕组等）有密切关系 （3）位置传感器 开关磁阻电动机与步进电动机的区别就是安装了位置传感器 传感器为霍尔原理式 （4）控制器 控制器由微处理器（单片机）和外围接口电路组成。是磁阻电机的指挥中枢。 控制功能有：电流斩波控制；角度位置控制；起动、制动控制；速度调节控制。 2.开关磁阻电动机的性能特点 （1）结构简单，环境适应能力强 （2）功率变换器简单可靠 （3）可控参数多，调速性好 （4）转矩大，调速宽 （5）效率高 3. 开关磁阻电动机和步进电动机比较 （1）两类电动机的相同点 由定子和转子组成，都有凸极；都遵循“磁阻最小原理” ；使用直流电驱动，都需要专用的控制电路驱动。 （2）两类电动机的差异 步进电动机是按照给定的脉冲电流通电。可单步转，也可连续转动。步进角小，用于精确控制。 开关磁阻电动机是根据转子位置信号决定定子绕组的通电，属于自控式自主同步电动机的一种。步进角大，用于连续运转的动力驱动。 $