步进电机的三种主要设计——永磁,可变磁阻,混合混合步进电机可以说是工业应用中最受欢迎的,结合了永磁体和可变磁阻类型的最佳性能特征。
混合步进电机的转子由两个部分组成,或杯状,在它们之间有一个永磁体。这导致两个杯子被轴向磁化-一个杯子偏北,另一个杯子偏南。转子杯的表面有精确的研磨齿(通常每杯50或100齿),和杯是对齐的偏移½齿距之间的两组牙齿。
在混合式步进电机中,定子极也是带齿的,当脉冲由步进驱动传递到定子时,这些极被磁化,导致转子转动,使转子和定子的齿对齐(N-S或S-N)。
这种混合设计——在转子和定子上都有齿——允许电机优化磁通,因此,产生比永磁体或可变磁阻设计更高的转矩。混合步进电机也可以实现小到0.72度的步进角在全步进模式和运行速度比其他设计更高。
尽管专利设计和生产方法允许制造商优化其混合步进电机的扭矩输出(以及步进精度和速度特性),扭矩生产仍然与电机的机架尺寸密切相关。
步进电机一般坚持NEMA ICS 16 - 2001框架尺寸标准,规定安装尺寸,如法兰尺寸和螺栓圆直径。然而,NEMA标准没有涵盖的一个维度是电机长度。这种电机长度的灵活性为给定的机架尺寸提供了制造商增加特定NEMA尺寸步进电机扭矩生产的另一种选择-通过创建更长的堆栈长度的电机。例如,双栈和三栈步进电机现在是一些制造商的常见产品。
双和三叠混合步进电机简单地有多个转子和定子,堆叠端到端。多转子和定子部分,电机可以产生更多的扭矩,而不需要增加机架尺寸。只是电机的长度增加了。(注意,一些制造商也生产四叠步进电机,如下所示。)
然而,在双和三叠(和四叠)步进电机设计,扭矩下降更快的速度增加比在单叠设计。这是因为增加的转子和定子部分也增加了电机的电感。而更高的电感意味着电气时间常数电机的-它需要的时间在绕组电流达到其最大值的63% -也增加了。当步进电机在高速运行时,高的电时间常数意味着没有足够的时间让电流(以及转矩)在每一个电机步进达到其最大值,导致转矩随着速度的增加而下降。
另一种方式增加扭矩从一个步进电机-不增加NEMA帧尺寸-是使用一个变速箱电动机。变速箱的增加不仅增加了从电机传递到负载的扭矩,它还可以提供更好的电机和负载之间的惯性匹配。当连接到齿轮箱时,电机可以以更高的速度运行,这有助于减少或避免共振和振荡。
了下:运动控制技巧