[发明专利]一种步进式电动机及其细分控制方法

说明书

本发明公开了一种步进式电动机的构成、励磁磁场的实现及其细分控制方法，该电动机包括结构与交流异步电动机定子结构相同或类似的定子及结构与步进电动机转子结构相同的转子。用相邻两个定子极靴间的圆心角除以相邻转子小齿的齿距角，得商和余数角度，当某定子极靴上的定子小齿与转子小齿对齐时，确定与该定子极靴相邻的定子极靴上定子小齿与转子小齿错开的角度；n等份对称正弦波电压驱动信号的一个周期，给步进式电动机各相绕组反复轮流通上各等份开始时刻各相电压瞬时值，产生的励磁磁场等效磁极位置反复轮流在沿气隙圆周均布的n个位置上。该步进式电机能进行细分控制，且生产工艺相对较为简单，能够大幅度降低成本。

技术领域

本发明属于电动机技术领域，涉及一种步进式电动机，本发明还涉及一种该步进式电动机的细分控制方法。

背景技术

目前所使用的步进电动机，其励磁磁场一般由定子产生，以一种三相反应式步进电动机为例，如图1所示，定子上有六个均匀分布的磁极，磁极上绕有A、B、C三相绕组，当采用直流电源给A、B、C三相绕组轮流供电时，定子产生的励磁磁场的磁极中心线位置将轮流依次位于A-A线、B-B线、C-C线。转子将被感应力矩拖动直到转子的小齿轮流依次与A、B、C三相定子磁极上的小齿对齐，转子的平衡是磁场通过所有磁极极靴作用在转子小齿上的力矩达到平衡实现的。细分控制时，给相邻两相绕组分别通以幅值不同的直流电，可使形成的磁极实际位置位于这两相磁极之间的气隙圆周中的一些特殊位置上，目的是使转子每次转过的角度（步距角）更小，但细分控制时，绕组上加的驱动电压信号与该信号生成的磁场磁极位置之间的关系非常复杂，细分数量取决于加在磁极绕组上的最大电压的细分数量，受制于电子元件的分辨率，细分的效果也有限，在现有的条件下，难以仅仅通过供电细分的方法最大限度减小步距角，另外，步进电动机定子的生产工艺较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种步进式电动机，能通过供电细分的方法最大限度减小步距角。

本发明的另一个目的是提供一种上述步进式电动机的细分控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种步进式电动机，包括定子和转子，定子的结构与交流异步电动机定子的结构完全相同或类似，转子的结构与步进电动机转子的结构完全相同。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述步进式电动机的细分控制方法，该方法具体为：

1）设转子的外圆周上均匀分布有m个转子小齿，相邻两转子小齿的齿距角为360°/m；定子的内圆周均匀分布有n个定子极靴，则相邻两个定子极靴之间的圆心角为360°/n；每个定子极靴上均匀分布有k个定子小齿，且相邻两个定子小齿的齿距角为360°/m；则(360°/n)÷(360°/m ) =整数得数……余数角度，该余数角度不等于0°或1/2个齿距角；当某一个定子极靴上的定子小齿与转子小齿对齐时，与该定子极靴相邻的定子极靴上的定子小齿与转子小齿错开的角度为余数角度或者是360°/m 减去余数角度二者中的较小者；这样，励磁磁场的等效磁极从一个极靴位置跳变到相邻极靴位置时，转子转过一个“错开的角度”；

2）将供给具有与本发明所述步进电动机相同定子结构的交流电动机的正弦波电压驱动信号的一个周期n等份，给步进式电动机反复轮流通上各等份开始时刻对应的相电压瞬时值，产生的等效磁极位置反复轮流在其他各个定子极靴的中心线上，每变换一次通电方式，转子转过一个“错开的角度”；

或者，将供给具有与本发明所述步进电动机相同定子结构的交流电动机的正弦波电压驱动信号的一个周期n×r等份后，给步进式电动机反复轮流通上各等份开始时刻对应的相电压瞬时值，每变换一次通电方式，转子转过“错开的角度”的1/r的角度。