指针式电子石英钟步进马达工作原理
一、概述
指针式电子石英钟步进马达工作原理是指采用现代先进技术的机电产品中的一种重要组成局部—伺服系统。指针式石英电子钟表机芯中采用的步进马达是一个开环伺服系统,是将电脉冲信号变换成角位移的一种机电式数模转换器。钟表用微型步进马达是随着七十年代指针式石英电子钟表的开展而设计和逐步完善的,其作用是把钟表 CMOS 集成电路输出的标准秒脉冲信号变成机械传动,从而带动轮系转动,传到指示机构使钟表指示时间。
二、步进马达的结构
石英钟表步进马达的结构形式虽然有许多种,但其根本结构是一样的,均有定子片、转子和线圈所组成。钟表用永磁转子型步进马达,有一对或几对磁极,能在绕有线圈的定子一步一步转动而驱动轮系旋转。在石英钟中常用的典型结构为径向磁路,一对极,均匀气隙,集线圈的单向永磁式步进马达,常见的形式有三种:径向磁路双偏心一对极单相永磁步进马达、径向磁路双凹坑式或单凹坑式单相永磁步进马达、一体插入式径向磁路单相永磁步进马达等。
三、步进马达的工作原理
步进马达的工作原理是当定子线圈不通电时,由于转子和定子间隙不等形成不均匀气隙,转子停留在稳定平衡位置,转子磁极中心线与定子磁极中心线偏转一个位置角,形成定位力矩。当线圈通电后,定子片被磁化,并与转子磁极作用,同性相斥,异性相吸,当克制了转子的定位力矩后,产生旋转力矩,使转子产生逆时针方向旋转,转角 180°,并重新在定位力矩作用下而静止,所需时间为 1 秒钟。
四、步进马达的工作步骤和过程
步进马达的工作步骤和过程可分为 4 步:1、线圈不通电时,转子停留在稳定平衡位置,在不均匀气隙小处,位置角α=45°。2、线圈通电输入正脉冲,定子片被磁化,磁极方向根据右手定则而定。3、电流捎失,转手依靠动能继续转动,并产生角加速度,当转子转过 180°后,产生了负角加速度,迫使转子回到平衡位置方向,这样振荡几次后转子静止。4、转子被定位力矩作用重新静止在稳定平衡位置,转子已按逆时针方向转过步矩角 180°,时间为 1 秒钟。