电机的结构如图1所示，它是采用圆筒式结构，初级定子铁心分成两段，每段铁心绕有两相绕组，定子铁心的冲片结构如图2所示。
定子冲片有4个大极，它们的形状不完全相同，相对的两极形状一样，相邻的两级内径不同。现在假设任意相对的一对极为A相，那么，将第一片冲片按A相竖直放置，第二片冲片旋转900后放置，使其内径不同的2个极间隔开，这样重复叠片，就组成了一段定子铁心。内径不同的两个极沿轴向间隔开，内径大的极形成了定子的齿，而内径小的极形成了定子的槽，定子齿距为冲片厚度的2倍。动子铁心是由内径相同、外径不同的两组冲片交替间隔放置，外径大的冲片形成了动子的齿，外径心的冲片形成了动子的槽，而齿和槽在圆周方向是连续不间断的。当定子的一对极与动子的位置关系为齿对齿时，那么与定子这对极相垂直的另一对极与动子的位置关系就是齿对槽，若一对极的绕组为A相绕组，则另一对极的绕组就是C相绕组。同理，另一段铁心的两组绕组组成了电机的B相和D相。两段定子铁心之间的距离应满足下式：
如果在上述错片结构反应式直线步进电机的每段铁心上再加上磁钢，同时，保证磁钢的轴向厚度为：h=Kt1，如图3所示，就成为错片结构混合式直线步进电机。
2.2动作原理[4]
反应式直线步进电机各组绕组的接线如图4a所示，其动作原理是通过使通电相极下的磁导最大而产生运动。
混合式直线步进电机每相绕组的接线如图4b所示。在圆周方向上形成N、S极间隔分布。当A相绕组通以负向电流时，1、3极为N极，2、4极为S极。将电机沿1、3极的轴线剖开，剖面图如图5a所示：磁钢的充磁方向为左边是N极，右边是S极，对于a段永磁励磁与电磁励磁都是N极，磁通增大，在a段定子和动子齿对齿；对于b段正好相反，永磁励磁为S极，而电磁励磁为N极，它们的磁通相互削弱，在b段定子与动子齿对槽。在2、4极剖面图上(图5b)，磁钢的充磁方向一样，对于a段永磁励磁为N极，电磁励磁是S极，磁通相互削弱，在a段定子和动子槽对齿，对于b段永磁励磁与电磁励磁都是S极，其磁通增大，在b段定子与动子齿对齿。
当A相绕组通以正向屯流时，1、3极为S极，2、4极为N极。在1、3极的轴向剖面图（图5c）上，磁钢的充磁方向为左边是N极，右边是S极，对于a段永磁励磁为N极，电磁励磁是S极，磁通相互削弱，在a段定子和动子槽对齿，对于b段永磁励磁与电磁励磁都是S极，它们的磁通增大，在b段定子与动子齿对齿。在2、4极剖面图（图5d）上，磁钢的充磁方向一样，对于a段永磁励磁与电磁励磁都是N极，磁通增大，在a段定子和动子齿对齿，对于b段正好相反，永磁励磁为S极，而电磁励磁为N极，它们的磁通相互削弱，在b段定子与动子齿对槽。这种结构电机的定、动子关系正好满足上面的分析结果。
A相通以正、负电流时，相当定子位置不变时动子的位置关系正好相差半个齿距。B相通电时的情况与A相相同，由于A、B相定子在空间上相差(行+l/4)t，因此当电机从A相通电过渡到B相通电时，动子就向前移动t/4，接着A相再通以正相电流，动子就又向前移动t/4，B相再通以正相电流，动子就又向前移动t/4，A相再通以负相电流，动子就又向前移动t/4，又回到了第一种通电状态的情况，这样当电机绕组按照灭、百、A、B通电时就形成了动子的连续运动，若要反向运动，只需改变定子绕组的通电顺序。
3解析分析
根据混合式直线步进电机的结构可以画出一相等值磁路图如图6所示[5]，图中以。和A分别对应1、3极和2、4极下的主磁导，取1极下齿对齿时为xc=0，在不计铁心饱和的影响并忽略主磁导中高次谐波的影响时，可得：
外部磁路的主磁导为：
总磁导为：
由于总磁导AE基本不变，所以工作点与总磁通及转子的位置无关，但各个极下的磁通与转子的位置有关，即
当电机一相绕组通屯时，等值磁路如图7所示，在图中让含有磁钢的支路开路，来确定等值去磁磁势或增磁磁势。根据基尔霍夫磁路定律列出节点a、b的磁位方程[6]：
可以得到：
当电机一相绕组通电，xc从士π到0之间变化时，定子磁势在动子回路内产生的互磁通的变化，与磁通增量相对应的动子回路磁共能的增量为：
与之相对应的定子磁路磁共能增量为：
电机内部磁共能的增量为：
则静拉力为：
进一步可以得到：
本文关键字：步进电机 驱动电路及控制电路，单元电路 - 驱动电路及控制电路
