混合式步進(jìn)是指永磁型和電抗型優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，分為兩相和五相。兩相的步進(jìn)角一般為1.8度，而五相的步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用廣泛。

在《HB型混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理詳解》中，我們已經(jīng)詳細(xì)了解了它的結(jié)構(gòu)和工作原理。接下來，邊肖將帶領(lǐng)大家詳細(xì)了解HB混合式步進(jìn)電機(jī)與相數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)、主極數(shù)的關(guān)系。本文首先介紹了步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和主極數(shù)的表達(dá)式，然后介紹了同相和相間磁路的一般形式。

　　步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和主極數(shù)的表達(dá)式

如果HB步進(jìn)電機(jī)為P相，則從公式 s=180/pnr可知其步距角為 s=180/pnr。此時(shí)，定子1相(a“bar a”相之和)的主極數(shù)為m，均勻排列，其內(nèi)徑上排列的多個(gè)細(xì)齒的齒數(shù)相同。產(chǎn)生磁通量的轉(zhuǎn)子永磁體的磁路由下圖中的虛線示出，并且在條A之間形成閉合磁路.不同于后面描述的三相HB、五相HB等奇數(shù)相，在“A條”之間無法形成閉合磁路，需要橋接到B相、C相等其他相，形成閉合磁路。前者稱為同相磁路，后者稱為相間磁路。

兩相HB步進(jìn)電機(jī)都是同相磁路，三相HB步進(jìn)電機(jī)存在同相磁路和相間磁路。下圖是一臺三相六磁極HB步進(jìn)電機(jī)，磁極上沒有小齒，轉(zhuǎn)子上很少齒。該圖描述了定子和轉(zhuǎn)子的磁通路徑，其中(a)是同相磁路，(b)是相間磁路。

例如，在圖(a)的同相磁路的情況下，當(dāng)定子主磁極A1和相鄰的B相B1或C相C2被激勵到下一相時(shí)，它們將吸引與A1極性相同的轉(zhuǎn)子齒。永磁體后側(cè)的五個(gè)轉(zhuǎn)子齒由橫截面線表示，其極性與前側(cè)的轉(zhuǎn)子齒相反。同樣，圖(b)顯示了交替磁路。當(dāng)定子主極A1和相鄰的B相B1或C相C2被激勵到下一相時(shí)，它們將吸引不同于A1的轉(zhuǎn)子齒。永磁體背面的四個(gè)轉(zhuǎn)子齒由剖面線表示，與正面的轉(zhuǎn)子齒極性相反，與(a)中的磁路相同。

　　相內(nèi)磁路的一般形式

下圖(a)顯示了同相磁路，總共有mP個(gè)主磁極。因?yàn)楣?jié)距相等，所以相鄰相的A相和B相之間的節(jié)距為360 /mP。當(dāng)A被勵磁電流激勵時(shí)，它的磁極與轉(zhuǎn)子極性相反的齒相對應(yīng)。當(dāng)B相再次通電，B磁極上產(chǎn)生與A相相同極性時(shí)，轉(zhuǎn)子齒旋轉(zhuǎn)到B相。為了簡化，圖中A相和B相定子齒由多齒簡化為單齒。

此時(shí)，與A相相對的轉(zhuǎn)子齒和與B相相對的轉(zhuǎn)子齒的節(jié)距為360 N/NR (n為整數(shù))，所以步距角為和之差：

代入公式s=180/pnr

入上式中：

　　Nr=m（nP±1/2）

　　此為相內(nèi)磁路時(shí)，轉(zhuǎn)子齒Nr與相數(shù)P、主極數(shù)m的表達(dá)式。上式中Nr必為整數(shù)，否則沒有意義。此時(shí)要注意m必須為偶數(shù)。

　　兩相HB型混合式步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)P=2時(shí)，主極為8（m=4）代入上式，得：Nr=8n±2

　　此為兩相HB型混合式步進(jìn)電機(jī)的關(guān)系式。兩相HB型步進(jìn)電機(jī)的步距角為通常的1. 8°，將n=6代入上式，得Nr=50。

　　兩相HB型混合式步進(jìn)電機(jī)定子主極為8，轉(zhuǎn)子齒為50個(gè)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　兩相HB型步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.9°，定子主極為16，m=8，n=6，得轉(zhuǎn)子齒為100個(gè)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　兩相3.6°步進(jìn)電機(jī)定子主極為4（在定轉(zhuǎn)子間會產(chǎn)生不平衡電磁力，所以不鼓勵使用此結(jié)構(gòu)）時(shí)，依式Nr=m（nP±1/2），當(dāng)P = 2，m=2，n=6時(shí)，得Nr=25。 小圖為兩相，定子4主極，3.6°的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)，其外形為42mm步進(jìn)電機(jī)， 用于5寸48TPI的FDD（軟盤驅(qū)動器）上。當(dāng)為三相時(shí)，由式Nr=m（nP±1/2），m=4，n=4，P=3，得Nr=50。定子主極數(shù)為mP=12，步距角θs為1.2°。

　　相間磁路的一般形式

　　上圖：不同磁路與步距之間的關(guān)系中圖（b）為相間磁路，定子節(jié)距相等，主極數(shù)合計(jì)為mP個(gè)，相鄰 A相和B相之間的節(jié)距①與相內(nèi)磁路節(jié)距相同，為360°/mP。A相激磁，與其極性相反的轉(zhuǎn)子齒相對吸引。其次給B相激磁產(chǎn)生與A相相同的極性，吸引相應(yīng)的轉(zhuǎn)子齒。為便于理解，將多齒結(jié)構(gòu)簡化為單齒結(jié)構(gòu)。

　　此時(shí)，與A相所對轉(zhuǎn)子齒和B相將相對的轉(zhuǎn)子齒之間的節(jié)距②為360°（n±1/2）/Nr（n整數(shù)），如圖所示。故步距角為①和②之差：

　　如相間磁路為三相，令P=3，則：

　　Nr=m（3n±1）

　　三相時(shí)，主磁極為3的倍數(shù)，簡單的三相3主極時(shí)，m=1變成下式：

　　Nr=3n±1

　　下圖為n=3，Nr=8的結(jié)構(gòu)圖，用上式Nr=3n±1和θs=180°/PNr，可計(jì)算求得Nr和θs，如下表所示。

　　設(shè)計(jì)時(shí)要注意，三主極的HB型步進(jìn)電機(jī)會產(chǎn)生不平衡電磁力。由于只用三個(gè)線圈，所以對用于低價(jià)電動機(jī)的應(yīng)用場合很有吸引力。

　　三相，定子6主極時(shí)，m=2，得下式：Nr=2（3n±1）。n=3，Nr=16，步距角3.75°的電機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　三相，定子9主極時(shí)，m=3，則Nr=3（3n±1）。n=7，Nr=60，步距角1°的電機(jī)，軸向剖視如下圖所示。

　　三相，定子12主極時(shí)，m=4，則Nr=4（3n±1）。n=8，Nr=100，步距角0.6°的步進(jìn)電機(jī)軸向剖視圖如下圖所示：

　　上述簡要介紹了相內(nèi)磁路和相間磁路，以及定子主極等節(jié)距對稱情況下HB型混合式步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、主極數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)之間的關(guān)系表達(dá)式。不僅設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)要了解這些基本原理，而且使用電機(jī)時(shí)也要系統(tǒng)了解電機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能、外形尺寸，并能夠依據(jù)相數(shù)和步距角推出電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及解決問題的方法。