二相混合式直线步进电机的三维场分析

二相混合式直线步进电机的三维场分析二相混合式直线步进电机的三维场分析
熊光煜 牛华
030024 太原理工大学电气与动力工程学院

摘要：二相混合式直线步进电动机作为一种理想的高科技直线驱动器，在高分辨率直接驱动的直 线伺服系统中得到了广泛应用。本文以日本神钢电机株式会社生产的 SLPMU-025A 为研究样机，利 用 Ansoft 公司的 Maxwell 3D 软件建立了 SLPMU-025A 的三维模型，通过有限元方法计算了电机的 静态磁场，重点分析了电机齿层区域的磁场，使计算精度大为提高。并得到了电机的静推力―― 位移特性。 关键词：直线步进电动机；有限元分析；三维磁场

1.

SLPMU-025A 的简介 SLPMU 系列直线步进电动机是日本神钢电机株式会社开发生产的二相直线步进电动机。SLPMU-025A 是作为微

型计算机末端的薄型打印机的早期产品而开发设计的。图 1 是其外观图。

图1

SLPMU-025A 的外观图

SLPMU-025A 的结构如图 2，图 3 和图 4 所示。它是由动子和定子两部分组成的。按一定方式通电时，动子在定 子的上方作步进的直线运动。背铁、永久磁铁、铁心和绕组组合成为电机的动子，动子的铁心是由硅钢片叠制而成 的。由线圈围绕的铁心柱构成电机的磁极，磁极分前后两排布置。每个磁极上均匀排列着三个齿。
背铁 永磁体 永磁体 背铁

S N

线圈

N S

S N
定子

z y
A极

定子

z x
A极
B极

B极

图2

SLPMU-025A 正视图

图3

SLPMU-025A 侧视图

电机的定子是由矽铁片刻成两排栅网状贴于软铁上加工而成的(如图 4 所示)。 磁极上的齿宽和槽宽与定子上的 齿宽和槽宽相等，齿距相等。
定子后排齿 定子

y x
定子前排齿

图4

SLPMU-025A 定子俯视图

单相 4 拍运行时，也就是按顺序 A→B