[發明專利]一種步進式電動機及其細分控制方法

有效

• 申請號: 202010075111.4
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111049353B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 周育人
• 申請（專利權）人: 周育人
• 主分類號: H02K37/00
• 分類號: H02K37/00;H02K1/14;H02K1/24;H02P8/22
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 周立新

本發明公開了一種步進式電動機的構成、勵磁磁場的實現及其細分控制方法，該電動機包括結構與交流異步電動機定子結構相同或類似的定子及結構與步進電動機轉子結構相同的轉子。用相鄰兩個定子極靴間的圓心角除以相鄰轉子小齒的齒距角，得商和余數角度，當某定子極靴上的定子小齒與轉子小齒對齊時，確定與該定子極靴相鄰的定子極靴上定子小齒與轉子小齒錯開的角度；n等份對稱正弦波電壓驅動信號的一個周期，給步進式電動機各相繞組反復輪流通上各等份開始時刻各相電壓瞬時值，產生的勵磁磁場等效磁極位置反復輪流在沿氣隙圓周均布的n個位置上。該步進式電機能進行細分控制，且生產工藝相對較為簡單，能夠大幅度降低成本。

技術領域

本發明屬于電動機技術領域，涉及一種步進式電動機，本發明還涉及一種該步進式電動機的細分控制方法。

背景技術

目前所使用的步進電動機，其勵磁磁場一般由定子產生，以一種三相反應式步進電動機為例，如圖1所示，定子上有六個均勻分布的磁極，磁極上繞有A、B、C三相繞組，當采用直流電源給A、B、C三相繞組輪流供電時，定子產生的勵磁磁場的磁極中心線位置將輪流依次位于A-A線、B-B線、C-C線。轉子將被感應力矩拖動直到轉子的小齒輪流依次與A、B、C三相定子磁極上的小齒對齊，轉子的平衡是磁場通過所有磁極極靴作用在轉子小齒上的力矩達到平衡實現的。細分控制時，給相鄰兩相繞組分別通以幅值不同的直流電，可使形成的磁極實際位置位于這兩相磁極之間的氣隙圓周中的一些特殊位置上，目的是使轉子每次轉過的角度（步距角）更小，但細分控制時，繞組上加的驅動電壓信號與該信號生成的磁場磁極位置之間的關系非常復雜，細分數量取決于加在磁極繞組上的最大電壓的細分數量，受制于電子元件的分辨率，細分的效果也有限，在現有的條件下，難以僅僅通過供電細分的方法最大限度減小步距角，另外，步進電動機定子的生產工藝較復雜，成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種步進式電動機，能通過供電細分的方法最大限度減小步距角。

本發明的另一個目的是提供一種上述步進式電動機的細分控制方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種步進式電動機，包括定子和轉子，定子的結構與交流異步電動機定子的結構完全相同或類似，轉子的結構與步進電動機轉子的結構完全相同。

本發明所采用的另一個技術方案是：一種上述步進式電動機的細分控制方法，該方法具體為：

1）設轉子的外圓周上均勻分布有m個轉子小齒，相鄰兩轉子小齒的齒距角為360°/m；定子的內圓周均勻分布有n個定子極靴，則相鄰兩個定子極靴之間的圓心角為360°/n；每個定子極靴上均勻分布有k個定子小齒，且相鄰兩個定子小齒的齒距角為360°/m；則(360°/n)÷(360°/m ) =整數得數……余數角度，該余數角度不等于0°或1/2個齒距角；當某一個定子極靴上的定子小齒與轉子小齒對齊時，與該定子極靴相鄰的定子極靴上的定子小齒與轉子小齒錯開的角度為余數角度或者是360°/m 減去余數角度二者中的較小者；這樣，勵磁磁場的等效磁極從一個極靴位置跳變到相鄰極靴位置時，轉子轉過一個“錯開的角度”；

2）將供給具有與本發明所述步進電動機相同定子結構的交流電動機的正弦波電壓驅動信號的一個周期n等份，給步進式電動機反復輪流通上各等份開始時刻對應的相電壓瞬時值，產生的等效磁極位置反復輪流在其他各個定子極靴的中心線上，每變換一次通電方式，轉子轉過一個“錯開的角度”；

或者，將供給具有與本發明所述步進電動機相同定子結構的交流電動機的正弦波電壓驅動信號的一個周期n×r等份后，給步進式電動機反復輪流通上各等份開始時刻對應的相電壓瞬時值，每變換一次通電方式，轉子轉過“錯開的角度”的1/r的角度。