直线电机的动件、定件相当于旋转电机的转子、定子。动、定件上均开有如图所示的齿槽，
并用硅钢片冲制叠压而成。动件、定件的齿距须满足一定的关系式，设电机相数为 m，动
件齿距为 b，则定件的齿距 p=(k+1/m)b，k 为任意正整数。为电机绕组引线方便，通常做
成动铁式，即带绕组线圈的为定件，它固定在电机外壳上，而动件可采用直线滚动导轨
来上下固定，使其能左右移动，也可直接与被驱动进行直线位移的机械部件相连。电机的
外形根据需要可做成长矩形或圆筒形等多种形式。步进电机是按变磁阻原理运行，即遵循
“

”——

磁阻最小原理

磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合。如在图中所示动件相对定件的位

置时，给 A 相绕组通电励磁，则 A 相磁极所产生的磁场力就会力求使磁路磁阻减少，即
对动件产生向右移的磁拉力，使得动件的凸极齿尽可能多地与 A 相磁极的凸齿对齐，于
是动件在其磁拉力的作用下向右移动了 1/3 动件齿距 b(即图示 C 相与动件齿对齐的位置)。
如果依次轮流对 A→B→C 三相绕组通电，则动件向右位移；而通电顺序为 B→A→C 时，
动件就向左位移。按制造工艺及精度使动件的齿距做得越小，则每一脉冲的位移量（脉冲
当量）就越小。以上描述的是三相单三拍通电方式，实际使用时一般采用三相六拍或三相
双三拍通电方式，三相六拍通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A；三相双三拍通电
顺序为：AB→BC→CA→AB

 

。三相六拍的脉冲当量比三相三拍小一半。

    

 

三、用直线步进电机控制的汽车转向系统结构原理

    用直线步进电机控制的转向系统是在前述所提到的电子控制电动助力转向系统 EPS[1]
基础上进一步改进而成，即用直线步进电机来替代 EPS 用旋转电机对转向器中齿条的助
力，省去了电磁离合器、减速机构及其传动件，使其结构更紧凑、控制更直接、响应更快。
也为更方便地实施高性能的四轮转向(4WS)机构，在此提出两种结构：由直线步进电机控
制转向助力的系统可用于传统二轮转向(2WS)系统或四轮转向(4WS)的前轮转向机构；由

 

直线步进电机控制转向力的系统主要用于四轮转向的后轮转向机构。现分别说明如下：

   1.

 

用直线步进电机控制转向助力的汽车转向系统

    其直线步进电机的动件直接与转向器齿条相连，整个直线步进电机套装在转向器齿条
机构上，几乎不占用空间。它也是在原先结构最简单的无助力机械转向系中增加一台直线
步进电机，由直线步进电机的直线推力来直接助力驾驶员对转向器的操纵力矩，由于对
转向器的助力并不很大，齿条的直线位移量也不长，用一台小型直线步进电机足以驱动。
其控制原理与 EPS 基本类同，只不过对电机的驱动需改用前述步进电机脉冲分配方式。具
体实施可参照有关 EPS[1]中的电子控制器 ECU 与其控制逻辑等进行，并借用 EPS 中相关
传感器。即根据转向盘转角信号控制直线步进电动机位移量，利用转向轮转角信号来实现
闭环控制，精确控制其位移量，根据车速进行相应的助力。在低速时给予较大助力，随车
速提高而减小助力，车速高到一定范围时停止助力，而在汽车高速行驶时又希望能对转

“

”

向系统有一种 反向 助力，即适当增加转向系的阻尼。这一点对于现有的转向系较难做到，
而采用直线步进电机助力就很容易实现，根据直线步进电机工作原理可知，只要保持其
电机的通电状态即可使该直线位移装置具有一定自锁力，控制其通电电流大小即可改变
定、动件之间的磁拉力大小。从而可按车速信号根据要求来控制其转向助力的大小，随着
车速的提高即减小绕组通电电流，其转向助力也随之减小；当车速高于相应速度（一般
为 30km/h）时就取消给转向系助力，即停止给直线步进电机供电；而当车速高到一定程
度时，希望能给转向系逐渐增加其阻尼，可使直线步进电机绕组保持通电状态而产生自
锁力，控制其电流大小即能改变对转向系的阻尼大小。达到对转向盘的操纵即轻便灵敏又