探索步进电机的精髓揭秘其主要构造与分类用途之谜
在步进电机的世界里,硅钢片叠成的铁心构成了其核心。定子上六个磁极,每两个相对的磁极共享同一相绕组,三相绕组交织而成星形控制绕组;转子铁心上,只有四个齿,其宽度与定子极靴宽度一致。这是步进电机设计之谜的一部分。
然而,步进电机由于制造工艺限制,其步距角受限于转子齿数和运行拍数,这决定了其分辨率低、缺乏灵活性,以及在低频运行时振动和噪音问题。此外,它们易疲劳或损坏物理装置,使得它们只能应用于要求较低的场合,对需要高性能的地方则必须采用闭环控制,从而增加系统复杂性,这些缺点严重限制了步进电机作为优良开环控制元件的有效利用。细分驱动技术在一定程度上克服了这些不足。
步进电机细分驱动技术自20世纪中叶发展至今,在美国学者首次提出该方法后,便获得了显著改善使用性能的突破。在接下来的几十年里,该技术不断发展,最终在90年代达到完善。我国对细分驱动技术研究起始时间与国外相当。
90年代中期,该技术取得重大突破,并广泛应用于工业、航天、机器人等领域,如用于跟踪卫星光电子经纬仪、军事设备以及通讯和雷达等设备。随着细分驱动技术普及,产品设计变得更加便捷,而目前采用的斩波恒流驱动、脉冲宽度调制驱动以及电流矢量恒幅均匀旋转控制都大大提高了步进电机运转精度,为中、小功率应用领域提供高速且精密化方向发展。
反应式和永磁式都是常见类型,它们区别主要体现在工作原理和结构上。反应式步进电机依赖异步原理,将定子绕组拆为两个或以上,然后用电子器件(如晶闸管)控制产生磁通以实现运动。这类优势包括长寿命、高可控性,但也存在小步距角及扭矩不稳定的缺点。而永磁式则通过固定永磁体来引导转子的移动,不需要外部供给,因此通常具有更高精度但成本较高,因为它涉及更多元件以管理磁场。在特定需求下的选择显得尤为重要。