三相PM型爪极步进电机结构原理

本步进电机的三相定子绕组在轴向三重配置，三相Y（三个线圈的末端接在一起，简称星形）或△（三个线圈首尾相接，简称三角形）接出三个出线端，为三相驱动PM型爪极步进电机。三相PM型爪极步进电机的结构如下图所示。

转子R的结构完全与两相步进电机相同。定子每相结构基本上与两相步进电机的相同。与两相步进电机不同的是定子三个相的配置角度不同。上图为三相PM型爪极步进电机的结构，立体剖面图只表示定子与转子结构。转子R与两相PM型步进电机相同，其外表面为N、S 极，极对数为Nr。如图所示，转子R的极对数的节距为τ。定子由A、B、C相组成，各线圈绕制成DA、DB、DC的环状线圈，以CA、CB、CC在转子轴方向纵向配置，线圈CA激磁形成A相的磁极A1和A2，CB激磁形成B相的磁极B1和B2，CC激磁形成C相的磁极C1和C2。此电机转子极对数节距为τ，A1与A2，B1与B2，C1与C2各相差τ/2，A1、B1、C1各相差τ/3，故相邻相A2与B1，B2与C1之间相差τ/6。
此步进电机的运行原理如下图所示：
此图各定子相磁极的符号与上面的三相PM型爪极步进电机的结构图相同，两图对照来看。三个线圈CA、CB、CC为Y连接，如用△（三角形）接法也能同样运行。例如，如图(a)所示，A相B相间加电压，两个线圈磁通方向相反如箭头所示。该激磁驱动电路如下图所示。

T1~T6为功率管，各相线圈接法如图所示，T1~T6的B端为电源端，G端为接地端。
T1~T6导通顺序如下表所示，O表示功率管导通，由此给Y接法的3个端子中的两个加正负电压。由于三个线圈的尾端短接，必定使两相绕组顺次激磁，即三相绕组两相激磁驱动。两相PM型步进 电机以两相激磁方式驱动（如上文之中的两相PM型爪极步进电机的运行原理图），此时两相激磁，转子R的磁极静止在两相定子磁极之间。

第一步：T1与T4导通，A相与B相激磁。如上面的三相PM步进电机运行原理图(a)所示，A相与B相激磁，箭头方向为两绕组线圈产生的磁通方向，A相与B相磁极极性图中也有标识。由此，转子R被吸引到稳定位置。
第二步：T1关断，T5变成导通，T4与T5导通，B相和C相激磁，如上面的三相PM步进电机运行原理图(b)所示，B相和C相的线圈磁通方向相反。此时，转子R 从图(a)位置向左移动τ/6的稳定位置，τ/6为三相永磁步进电机的步距角，即步距角为转子一对极极距的1/6。与两相永磁步进电机的1/4相比，分辨率提高1.5倍。
第三步：T4关断，T2变成导通，C相和A相的线圈导通，转子移动到如上面的三相PM步进电机运行原理图(c)所示的稳定位置，转子R又向左移动τ/6。依次切换功率管，使定子绕组依次导通，实现上面的三相PM步进电机运行原理图(d)、（e)、（f)步骤的激磁，使转子依次步进。六步一个循环，转子移动一对极的极距，如此反复循环。与PM型爪极步进电机的特点不同，三相PM型与两相PM型的步进电机相同，转子磁场从N极发出，相邻S极返回，与定子线圈交链。
图（三相PM型爪极步进电机的结构）中A、B、C（A1、B1、C1）相差τ/3即电气角120。，各相偏差τ/6，图（三相PM步进电机的运行原理）的接线方式还不能达到连续步进的动作，要将B相线圈与其他的A相和C相反接才行，即绕制方向相同的三个线圈，将其中一个反接，并装配成一体。
下图为相同尺寸和同一转子的两相PM型与三相PM型步进电机的速度—转矩特性。
其速度—振动特性如下图所示。

转矩特性方面，三相PM型步进电机在高速旋转时转矩较高；振动特性中三相PM型在步进电机低速下比较小；相应的噪音特性与两相PM型电机相比有更大改善。总之，三相PM型步进电机虽然结构比两相PM型步进电机复杂，但性价比更好。
下表为试验电机参数，即相同尺寸的两相HB型与三相PM型步进电机的参数。

下图为两种电机的速度—转矩特性及其速度-噪音特性：

速度—转矩特性两者相差不多，三相PM型电机的噪音特性约低10dB。在分辨率和寿命及其成本都能满足要求时，三相PM型电机较两相HB型电机振动噪音更低。