交流伺服电机的工作原理
单相交流伺服电机工作原理
单相交流伺服电机工作原理
1. 介绍
在现代自动化控制系统中，伺服电机广泛应用于精密位置控制和速度调节等领域。
单相交流伺服电机是一种常见的伺服电机类型，本文将介绍其工作原理。
2. 构成
单相交流伺服电机由定子和转子构成。
定子上绕有固定数量的线圈，称为定子
线圈，而转子则包含永磁体或感应体，称为转子磁极。
3. 工作原理
当单相交流电源施加到定子线圈上时，根据电磁感应定律，定子线圈中会产生
交变磁场。
这个磁场会与转子中的磁场相互作用，从而产生转子上的感应电动势。
根据楞次定律，这个感应电动势会导致转子产生电流，电流在磁场的作用下会受到力矩的影响，从而驱动转子转动。
4. 控制方法
为了实现精确的位置控制和速度调节，单相交流伺服电机通常配合控制器使用。
控制器通过调节电源频率、电压以及相位差等参数，控制电机的转动，从而实现对电机的精准控制。
5. 应用领域
单相交流伺服电机广泛应用于家用电器、自动售货机、医疗设备等领域，其优
点在于结构简单、成本低廉、响应速度快等特点。
6. 结论
单相交流伺服电机通过交变磁场和电流的相互作用实现转子的驱动，配合控制
器可以实现精确的位置控制和速度调节。
在自动化控制系统中具有重要的应用价值。
交流伺服电机工作原理
交流伺服电机工作原理伺服电机是一种特殊的电机，它通过接收控制信号来精确控制输出转速和位置。
交流伺服电机是伺服电机的一种，它采用交流电源作为驱动电源，具有高精度、高效率、高可靠性等优点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理。
1. 交流伺服电机的基本结构交流伺服电机的基本结构包括电机本体和控制器两部分。
电机本体通常由转子、定子、传感器、编码器等组成，其中传感器和编码器用于检测电机的位置和速度，将检测结果反馈给控制器。
控制器则负责接收输入信号，根据反馈信号调整输出信号，控制电机的速度和位置。
2. 交流伺服电机的工作原理交流伺服电机的工作原理可以分为两个部分：速度控制和位置控制。
2.1 速度控制在速度控制中，控制器通过接收输入信号，将其转换成电压信号，作用于电机的定子上，使电机开始转动。
同时，传感器检测电机的转速，并将检测结果反馈给控制器。
控制器根据反馈信号调整输出电压，使电机的转速与输入信号的要求速度相匹配。
这样，电机就能够在不同的负载下保持稳定的转速。
2.2 位置控制在位置控制中，控制器通过接收输入信号，将其转换成电压信号，作用于电机的定子上，使电机开始转动。
同时，编码器检测电机的位置，并将检测结果反馈给控制器。
控制器根据反馈信号调整输出电压，使电机的位置与输入信号的要求位置相匹配。
这样，电机就能够精确控制输出位置，实现高精度的位置控制。
3. 交流伺服电机的优点相比于其他类型的电机，交流伺服电机具有以下优点：3.1 高精度交流伺服电机通过反馈控制实现高精度的位置和速度控制，可以满足各种精度要求的应用场合。
3.2 高效率交流伺服电机采用交流电源作为驱动电源，具有高效率、低能耗的特点。
3.3 高可靠性交流伺服电机采用先进的控制技术，具有高可靠性、稳定性，可以长时间运行不间断。
4. 总结交流伺服电机是一种高精度、高效率、高可靠性的电机，广泛应用于工业自动化领域。
其工作原理是通过反馈控制实现高精度的位置和速度控制，可以满足各种精度要求的应用场合。
交流伺服电机的工作原理,特点及优缺点
交流伺服电机的工作原理，特点及优缺点交流伺服电机是一种广泛应用于机械行业的快速精密控制执行器。
它能够实现高速度、高精度的位置、速度、扭矩调节，广泛应用于机器人、自动化生产线等领域。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理、特点及其优缺点。
一、交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机的工作原理是利用交流电源提供三相交流电，通过伺服驱动器将电能转化为机械能，通过装在电机上的编码器实现位置控制，通过对电流进行调节实现速度和扭矩控制。
二、交流伺服电机的特点
1. 高精度：交流伺服电机能够实现高精度的位置、速度和扭矩控制，可以满足各种高精度加工需求。
2. 高响应速度：交流伺服电机响应速度快，可在瞬间完成位置、速度和扭矩控制，能够适应高速运动的需求。
3. 低噪音：交流伺服电机工作时噪音低，不会对生产环境和人员造成干扰。
4. 稳定性好：交流伺服电机的控制系统稳定性好，能够保证高精度运动的稳定性。
5. 易于操作：交流伺服电机控制系统简单易用，操作方便。
三、交流伺服电机的优缺点
1. 优点：
(1) 高精度、高响应速度，可满足高精度加工需求。
(2) 稳定性好，能够保证高精度运动的稳定性。
(3) 易于操作，操作方便。
(4) 低噪音，不会对生产环境和人员造成干扰。
2. 缺点：
(1) 价格相对较高，成本较高。
(2) 对于小负载、低速运动的需求，效果不如直流电机好。
综上所述，交流伺服电机具有高精度、高响应速度、稳定性好等优点，但成本较高，不适用于小负载、低速运动的需求。
在使用时需要根据实际需求选择合适的电机来满足工作要求。
交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机的工作原理
伺服电机是一种特殊的电动机，它通过对电机的控制器进行反馈控制，实现精确的位置、速度和力矩控制。
以下是伺服电机的工作原理：
1. 传感器反馈：伺服电机系统通常会使用编码器来测量电机的转子位置，并将该信息反馈给控制器。
编码器可以采用绝对编码器或增量编码器，用于提供准确的位置信息。
2. 控制器：控制器是伺服电机系统的核心部件，它接收传感器反馈的位置信号，并根据设定值和反馈值之间的误差来生成控制信号。
控制器可以采用PID控制算法或其他控制算法，以确保输出信号能够精确地调节电机的转速和位置。
3. 动力放大器：控制器生成的控制信号会经过动力放大器，放大器会将低电平的控制信号转换为足够大的电流或电压，以驱动电机。
动力放大器通常具有过载保护功能，以防止电机过载或损坏。
4. 电机：伺服电机是一种特殊设计的电动机，它通常由一个转子和一个固定的定子组成。
控制器通过控制输出信号，调节电机的电流、电压和频率，以驱动转子旋转。
伺服电机通常具有高转矩、高精度和高响应速度的特点。
5. 反馈系统：伺服电机系统中的反馈系统起到提供准确位置信息的作用。
当电机工作时，编码器会不断测量转子的位置，并通过传感器将该信息反馈给控制器。
控制器会根据反馈信号和
设定值之间的误差来调整控制信号，以实现精确的位置控制。
通过以上的工作原理，伺服电机可以实现高精度的位置控制、速度控制和力矩控制。
它广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备等领域，为各种应用提供高效、精准的运动控制。
交流伺服电机
交流伺服电机交流伺服电机是一种广泛应用于工业自动化领域的电机类型，在现代生产中发挥着重要作用。
交流伺服电机通过内置的编码器反馈系统，可以实现精确的位置控制和速度控制，从而提高了生产效率和产品质量。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点。
工作原理交流伺服电机通过电子控制系统控制电流的大小和方向，从而控制电机转子的位置和速度。
其工作原理包括位置控制回路、速度控制回路和电流控制回路。
位置控制回路接收编码器反馈信号，比较目标位置和当前位置之间的差异，通过控制电流大小和方向来驱动电机转子转动至目标位置。
速度控制回路根据编码器反馈信号和设定速度值之间的差异，控制电机的转速。
电流控制回路则根据速度控制回路的输出，控制电机的电流大小和方向，以实现精确的速度控制。
应用领域交流伺服电机广泛应用于各种自动化设备和机械领域，如工业机器人、数控机床、包装设备、印刷设备等。
在这些领域，交流伺服电机可以提供精确的位置控制和速度控制，满足高效生产的需求。
同时，在医疗设备、航空航天等领域也有着重要应用，用于控制精密的运动系统。
优势特点交流伺服电机相比其他类型的电机具有以下优势特点：•高精度：交流伺服电机具有较高的控制精度，可以实现微米级的定位精度，适用于需要高精度控制的应用。
•高效率：交流伺服电机运行稳定，能够提供较高的效率，降低能源消耗，节省生产成本。
•响应速度快：交流伺服电机响应速度快，可以在短时间内实现从静止到目标速度的转变，提高生产效率。
•可编程控制：交流伺服电机可以通过程序控制实现各种运动模式和轨迹规划，满足不同应用的需求。
总体而言，交流伺服电机在工业自动化领域具有重要地位，通过其高精度、高效率和快速的特点，为生产提供了稳定可靠的动力支持。
本文简要介绍了交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点，希望能够帮助读者更好地了解交流伺服电机的基本知识。
交流伺服电机 原理
交流伺服电机原理
交流伺服电机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业机械、自动化设备、机器人等领域。
它具有准确的位置控制、高速响应、高运动精度等特点，因此在许多需要精确控制运动的场合得到广泛应用。
交流伺服电机的工作原理是通过电机驱动控制器中的控制算法，将电机的转动位置与目标位置进行比较，然后通过驱动器向电机供电，调整电机的转速和转矩，使得电机的转动位置逐渐接近目标位置。
控制器中的反馈装置可以提供电机当前的位置、速度等信息，使得控制器能够实时调整驱动信号，使电机稳定在目标位置上。
交流伺服电机主要由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。
电机本体是负责输出转矩和转动运动的部分，通常采用三相交流异步电机。
编码器用于实时检测电机的转动位置，将位置信号反馈给控制器。
驱动器是通过控制电源的电流和电压，提供适当的电能输入给电机，以实现控制电机转动的目的。
控制器则是根据编码器反馈的信息和控制算法，产生适当的驱动信号发送给驱动器。
交流伺服电机的运动控制通常采用闭环控制系统，即通过不断调整目标位置和实际位置之间的误差，使电机的转动达到精确的位置控制。
控制器中的控制算法一般采用PID算法，即比
例-积分-微分算法。
在实际应用中，还可以根据具体的需求进
行参数调整和优化，以实现更精确的控制效果。
总的来说，交流伺服电机通过控制器和驱动器的协作工作，利用编码器反馈信号实时调整驱动信号，从而实现精确的位置控制和运动控制。
它具有响应速度快、定位精度高、动态性能好等优点，成为许多自动化领域不可或缺的核心设备之一。
伺服电机的工作原理
伺服电机的工作原理伺服电机是一种常用的电动机，其工作原理是通过反馈控制系统来实现精确的位置控制。
它主要由电机本体、编码器、控制器和电源等部分组成。
下面将详细介绍伺服电机的工作原理。
1. 电机本体伺服电机通常采用直流电机或交流电机作为驱动源。
直流电机通常由电枢、永磁体和电刷等部分组成，通过电刷与电枢之间的摩擦与接触，实现电能转化为机械能。
交流电机则由定子和转子组成，通过交变磁场的作用，使转子产生旋转。
2. 编码器编码器是伺服电机的重要组成部分，用于实时反馈电机的位置信息。
编码器通常分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。
增量式编码器通过检测旋转角度的变化，输出脉冲信号，从而实现位置的判断。
绝对式编码器则可以直接读取到电机的具体位置，不需要通过计数器来计算。
3. 控制器控制器是伺服电机的核心部分，负责接收编码器反馈信号，并根据设定的目标位置进行控制。
控制器通常包括PID控制算法，用于调节电机的转速、位置和力矩等参数。
PID控制算法根据实际位置与目标位置之间的误差，通过比例、积分和微分三个参数来调节电机的输出信号，使其逐渐趋近目标位置。
4. 电源伺服电机通常需要稳定的直流电源来供电。
电源的稳定性对于伺服电机的工作非常重要，过高或过低的电压都会影响电机的性能。
因此，合适的电源选择和稳定性的保证对于伺服电机的正常工作至关重要。
伺服电机的工作原理可以简单总结为：控制器接收编码器反馈信号，计算出与目标位置之间的误差，并根据PID控制算法调节电机的输出信号，使其逐渐趋近目标位置。
通过不断的反馈和调节，伺服电机可以实现精确的位置控制。
需要注意的是，伺服电机的工作原理与具体的电机型号和控制器有关，上述介绍只是一个简单的概述。
在实际应用中，还需要根据具体的需求选择合适的伺服电机，并进行相应的参数配置和调试，以确保其正常工作。
总结起来，伺服电机是一种通过反馈控制系统实现精确位置控制的电机。
它由电机本体、编码器、控制器和电源等部分组成。
交流伺服电机的工作方式
交流伺服电机的工作方式交流伺服电机是一种能够实现精确控制的电机，它通过控制电机的电流和电压来实现精确的位置、速度和力控制。
在工业自动化、机器人、数控机床等领域，交流伺服电机已经成为不可或缺的重要组成部分。
下面将详细介绍交流伺服电机的工作方式。
1. 交流伺服电机的基本工作原理交流伺服电机的基本工作原理是利用电机的转子位置反馈信号来控制电机的转速和位置。
交流伺服电机的转子上装有编码器或霍尔传感器，能够实时反馈电机的转子位置信息。
控制器通过读取这些反馈信号，计算出电机的实际位置和速度，并与期望位置和速度进行比较，通过调节电机的电流和电压来实现精确的位置和速度控制。
2. 交流伺服电机的控制系统交流伺服电机的控制系统主要由三部分组成：控制器、电机和反馈装置。
控制器是控制电机运动的核心部分，它通过读取反馈信号，计算出电机的实际位置和速度，并与期望位置和速度进行比较，通过调节电机的电流和电压来实现精确的位置和速度控制。
电机是执行机构，它将控制器输出的电流信号转换为机械运动。
反馈装置是用来检测电机实际位置和速度的设备，它能够实时反馈电机的转子位置信息，提供给控制器进行计算。
3. 交流伺服电机的控制方式交流伺服电机的控制方式主要有位置控制、速度控制和力控制三种。
位置控制是指控制电机到达指定位置的控制方式，通过读取反馈信号，计算出电机的实际位置和期望位置之间的误差，通过调节电机的电流和电压来实现精确的位置控制。
速度控制是指控制电机达到指定速度的控制方式，通过读取反馈信号，计算出电机的实际速度和期望速度之间的误差，通过调节电机的电流和电压来实现精确的速度控制。
力控制是指控制电机施加指定力的控制方式，通过读取反馈信号，计算出电机施加的实际力和期望力之间的误差，通过调节电机的电流和电压来实现精确的力控制。
4. 交流伺服电机的优点交流伺服电机具有精度高、响应快、动态性能好、负载能力强等优点。
它能够实现高精度的位置、速度和力控制，适用于各种工业自动化、机器人、数控机床等领域。
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按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通 电。每拍有两相绕组同时通电。
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1.工作原理 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，
因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转 矩，使转子转动。
现以A B C A的通电顺序，使三相绕组 轮流通入直流IA电流，观察转子的运动情况。
IC C
IB B
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1.三相单三拍 动画
“三相”指三相步进电机；“单”指每次只能一相绕 组通电；“三拍”指通电三次完成一个通电循环。
•1 •
定子
•
I1
+
U1
励磁 绕组
Φ1
–
•
输出
绕组
转子
+ U2 –
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工作时，测速发电机的励磁绕组接交流电
源U1，由 U1 4.44 f1N11 可知：
1 U1
当被测转动轴带动发电机转子旋转时，转
子切割1产生转子感应电势Er和转子电流Ir， 它们的大小与1和转子转速 n 成正比：
第9章 控制电机
9.1 伺服电动机 9.2 测速发电机 9.3 步进电动机 9.4 自动控制的基本概念
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第9章 控制电机
教学要求： 1.了解交流伺服电动机的结构和工作原理。 2.了解直流伺服电动机的结构和工作原理。 3.了解交流测速发电机的结构和工作原理。 4.了解步进电动机的结构和工作原理。
相同。
供电方式：他励供电。励磁绕组和电枢分别由两
个独立的电源供电。 I2
I1
放+
+
U1为励磁电压， U
大 U2 M
U1
U2为电枢电压
器–
–
直流伺服电动机的接线图
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直流伺服电机的机
n
械特性与他励直流电机
相同一样，也可用下式
表示
n
U2
K EΦ
Ra
K E KTΦ 2
T
T
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9.3 步进电动机
种类：励磁式和反应式两种。 区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，
依靠电磁转矩工作。反应式步进电机的转子上没有励 磁线圈。依靠变化的的磁阻生成磁阻转矩工作。反应 式步进电机的应用最广泛，它有两相、三相、多相之 分。这里主要讨论三相反应式步进电动机的结构和工 作原理。
C'
C
B
A'
同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4
齿和B、B´ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子 再转过30角，1、3齿和C´、C磁极轴线对齐。
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这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为 一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲， 所以称为三相单三拍工作方式。
控制信号
+
U
检 测 元
放 I2
大 +U2 –
器
–
件
控制绕组
与率电相控源同制电，电压 相压位U相U频2
同或反相。
交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机
有相似之处。
励磁绕组固定接在电源上，当控制电压为零时， 电机无起动转矩，转子不转。
若有控制电压加在控制绕组上，且励磁电流 I1 和控制绕组电流 I2 不同相时，因此便产生两相旋转 磁场。在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。
按AB C A ……的顺序给三相绕组 轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转
过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)磁场在
空间旋转了360°而转子转过90°(一个齿距角)。
2. 三相六拍 按AAB B BC C CA的顺序给三相
绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制 特性。
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A相绕组通电，B、C相
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
不通电。气隙产生以A-A为轴线 的磁场，而磁力线总是力图从 磁阻最小的路径通过，故电动 机转子受到一个反应转矩，在 此转矩的作用下，转子必然转
到左图所示位置：1、3齿与A、
A′极对齐。
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A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、 重 量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。
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9.1 伺服电动机
伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输 入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角 速度，驱动控制对象。
伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控 制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。 伺服电动机可分为两类：
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现增大转子电阻，使Sm>1
T1
s1 0 s2 2
s1 s2 1
s1 2 s
s2 0
T2
当单相励磁时，在电动机运行范围0<S1<1时，转矩 为负值，产生制动转矩，使转子停转。反转时也同 样为制动转矩。
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加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励 磁电压不变)，由于旋转磁场的旋转方向发生变 化，使电动机转子反转。
电机相同，工作时励磁绕组加直流电压U1励磁。
I1
I2
+
+
+
U1
–
E TG – Ra
U2
–
RL
他励式直流测速发电机接线图
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当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时， 电枢产生电动势E，其大小为：
E KE n
发电机的输出电压为：
U2 E Ra I2 K E n Ra I2
9.2.1 交流测速发电机
交流测速发电机又分为同步式和异步式两 种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作 原理。
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9.2.1 交流测速发电机
异步式交流测速发电机的结构与杯形转子
交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组，
一个是励磁绕组，一个是输出绕组。
输出绕组 励磁绕组
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9.3 步进电动机
步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲 信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉 冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段 距离。 特点: (1) 来一个脉冲，转一个步距角。
(2) 控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3) 改变脉冲顺序，可改变转动方向。 由于步进电动机的这一工作职能正好符合 数字控制系统要求，因此它在数控机床、钟表工 业及自动记录仪等方面都有很广泛的应用
RL1 RL2
0
n
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值得注意的是，由于直流电机中存在着电 枢反应现象，使得输出电压U2与转速n 有一定 的线性误差。 RL越小、n 越大，误差越大。因 此，在使用中应使RL和 n的大小符合直流测速 发电机的技术要求。
测速发电机的作用是将机械速度转变为电压 信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元 件、校正元件等。如在恒速控制系统中，测速发 电机将速度转换为电压信号作为反馈信号，达到 调节速度的作用。
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前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是 作为动力使用的，其主要任务是能量的转换。
本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和 传递控制信号，能量的转换是次要的。
控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种: 伺服电机、测速电机、步进电机。 各种控制电机有各自的控制任务： 如: 伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱 动控制对象；测速发电机将转速转换为电压，并传 递到 输入端作为反馈信号。步进电动机将脉冲信号 转换为角位移或线位移。
由于铁心线圈电感的非线性影响，交流测
速发电机的输出电压 U2与n 间存在着一定的非
线性误差，使用时要注意加以修正。
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9.2.1 直流测速发电机
直流测速发电机分永磁式和他励式两种。
两种电机的电枢相同，工作时电枢接负载电阻
RL。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场， 因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服
Ir Er 1n
转子电流 Ir也产生磁通r ，r 在输出绕组 中感应出电压U2 ， U2的大小与r成正比：
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U2 r
综合上述分析可知：
U2 1n U1n
当 U1恒定不变时， U2与n 成正比，这样，
发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压 信号，输出给控制系统。
如何克服“自转”现象呢？
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正反向旋转磁场的合成转矩特性
T1(正向)
s1 0 s2 2
正 转
T2(反向)
s1 s2 1
反 转
s1 2 s
s2 0
当单相励磁时，在电动机运行范围0<S1<1时，转矩 为正值，产生电动转矩，使转子继续转动。反转时 也同样为电动转矩。
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下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA
A
IC C
定子内圆周 定子 均匀分布着六个
磁极，磁极上有
励磁绕组，每两
个相对的绕组组