FLUX在反应式步进电机中的应用一、步进电机的工作原理及特性步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。图1.1步进电机的工作原理图步进电机的品种规格很多，按照它们的结构和工作原理分为永磁式步进电机、反应式步进电机和混合式步进电机。永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或1.5度;反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。步进电机的主要特性：1．步进电机必须加驱动才可以运转，驱动型号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。上海SoftWave公司SoftWaveLtd上海浦东松涛路563号B座3楼邮编:2012033F,BldgB,563SongtaoRd,Pudong,Shanghai201203,ChinaPhone:+862150807400Fax:+862150802326Email:info@SoftWave.cnWebsite:www.SoftWave.cn2．步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。3．改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。二、反应式步进电机的FLUX仿真过程图1.2是三相反应式步进电机的剖面图。电机定子的每两个相对的极组成一相，极上绕组反向串联，以此形成N-S极。电机的定子有6个磁极，每个磁极上均匀分布5个小齿。转子圆周上均匀布40个小齿，故其齿距角=3600/400=90。在三相单三拍工作方式中，当A相通电时，定子A相的五个齿与转子对齐，与A相相隔1200的B相上，定子齿与转子齿错开120/9=13+1/3齿，与A相相隔2400的C相，定子齿与转子齿错开240/9=26+2/3齿。因此，若A相断电，接通B相时，转子齿相对于A相定子齿转动1/3齿距角，即30，就可以使B相定子与转子齿对齐。同理，C相通电，转子齿相对于A相转动2/3齿距角，即60。这样就可以实现A-B-C-A三相轮流导通。图1.2三相反应式步进电机1．利用FLUX自带的OVERLAY模块，快速建立一个反应式步进电机在FLUX前处理器的Extensions-overlay选项中，软件提供了六个可供选择的模块，用户只要输入一定的参数，就可以获得想要建立的模型，同时，软件自动进行剖分，这一优越的功能对电机设计人员具有很大的帮助，是目前国内很多类型软件无法实现的。上海SoftWave公司SoftWaveLtd上海浦东松涛路563号B座3楼邮编:2012033F,BldgB,563SongtaoRd,Pudong,Shanghai201203,ChinaPhone:+862150807400Fax:+862150802326Email:info@SoftWave.cnWebsite:www.SoftWave.cn。下面是输入反应式步进电机相关参数后，软件自动建模及网格剖分后的效果图：FLUX2D模型上海SoftWave公司SoftWaveLtd上海浦东松涛路563号B座3楼邮编:2012033F,BldgB,563SongtaoRd,Pudong,Shanghai201203,ChinaPhone:+862150807400Fax:+862150802326Email:info@SoftWave.cnWebsite:www.SoftWave.cn2.电路图采用三相单三拍通电工作方式，电路图为：线圈电压V=5.6伏Switch:S1:user(3,6,9)S2:user(6,9,9)S3:user(0,3,9)3.仿真结果分析上海SoftWave公司SoftWaveLtd上海浦东松涛路563号B座3楼邮编:2012033F,BldgB,563SongtaoRd,Pudo