浅析步进电机.doc

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1、浅析步进电机邸维汉目录1、引言2、步进电机的分类、构造及特点3、步进电机的工作原理4、步进电机的技术指标5、步进驱动器简述6、步进驱动器控制原理7、步进电机的驱动1)PLC控制步进电机2)单片机控制步进电机8、步进电机的选型9、有关失步的处理方法10、步进电机的常见故障及处理方法11、步进电机的应用12、步进电机的发展方向13、参考文献1、引言步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分

2、时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定

3、的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。1、步进电机的分类、构造及特点1）步进电机的分类按照励磁方式分类：1.反应式步进电机（VR）。2.永磁式步进电机（PM）。3.混合式步进电机

4、（HB）。按输出力矩大小：1.伺服式2.功率式按定子数分：1.单定子式2.双定子式3.三定子式4.多定子式步进电机的构造按照励磁方式分类，步进电机可分为永磁式、反应式和混合式永磁式步进电机：一般为两相，输出力矩大，动态性能好，但步距角大，步进角一般为7.5度或15度；　　反应式步进电机：一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。　

5、　混合式步进电动机：它综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。下面分别介绍各自的结构：永磁式步进电动机：转子或定子任何一方具有永磁材料的步进电动机叫永磁式步进电动机，其不具有永磁材料的一方放有励磁绕组，绕组通以励磁电流后，建立的磁场与永磁材料的恒定磁场相互作用产生电磁转矩。励磁绕组一般为二相或四相.A、B二

6、相控制绕组当按A→B→（-A）→（-B）→A......顺序通电励磁，转子将顺时针方向转动，此时步距角为45°，改变通电相序就可以改变转动方向。　　永磁步进电动机的特点是：　　⑴步距角大，例如15°、22.5°、45°、90°等。　　⑵相数大多为二相或四相。　　⑶启动频率较低。　　⑷控制功率小，驱动器电压一般为12V或24V,电流濒于2A。　　⑸断电时具有一定的保持转矩。如下图，为永磁式步进电机内部结构。磁阻式步进电动机也叫反应式（BF）步进电动机，其实、转子均由软磁材料冲制、叠压而成。定子上安装多相励磁

7、绕组。转子上无任何绕组，转子圆周外表面均匀分布若干齿和槽。定子上均匀分布若干个大磁极，每个大磁极上有数个小齿和槽。其磁路结构为单段式径向磁路。此外还有多段式径向磁路和多段式轴向磁路结构。磁阻式步进电动机相数一般为三相、四相、五相、六相。多段式径向磁路的磁阻式步进电动机是由单段式演变而来的。各相励磁绕组沿轴向分段布置，每段之间的定子齿在径向互相错开1／m齿距（m为相数），与单段式相比其电感小，转动惯量小，动态性能指标高。但电机的风度差，制造工艺复杂。多段式轴向磁路的步进电动机的励磁绕组为环形绕组，绕组制造和

8、安装都很方便。定子冲片为内齿状的环形冲片，定子齿数和转子齿数相等。每段之间定子齿在径向依次错开1／m齿距（m为相数）齿距，转子齿不错位。后两种结构和其他型式的磁阻式步进电动机目前都已很少采用。不论哪一咱磁阻式步进电动机，它们的共同特点是：  ⑴定转子间气隙小，一般为0.03～0.07mm  ⑵步距角小，最小可做到10'。  ⑶励磁电流大，最高20A。  ⑷断电时没有定位转矩。  ⑸电机内阻尼较小，单步运行振荡时间较长。  ⑹步