步进电机 课件

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1、§11.3步进电动机步进电动机（脉冲电动机）--将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移的电机，即给一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步，角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，转向与各相绕组的通电方式有关。特点：在负载能力范围内不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化；适用开环系统中作执行元件，使控制系统大为简化；步进电动机可在很宽的范围内通过改变脉冲频率调速；能够快速启动、反转和制动。很适合微型机控制，是数字控制系统中的一种执行元件。2021/9/161应用：数控机床、绘图机、轧钢机、记录仪等方面。基本要求：(1)能迅速启动、正反转、停转

2、，在很宽的范围内调速；(2)要求一个脉冲对应的位移量小，步距小精度高，不得丢步或越步；(3)输出转矩大，直接带负载。分类：按励磁方式分为反应式、永磁式和感应子式。反应式步进电动机用得多，结构简单，故着重讲述。2021/9/162一、工作原理和特点1、结构定子铁心由硅钢片叠成，定子有8个磁极(大齿)，磁极上有小齿。有4套定子控制绕组，绕在径向相对的磁极上的绕组为一相。转子由叠片铁心构成，沿圆周有很多小齿。定子磁极和转子上小齿的齿距必须相等。四相反应式步进电动机2021/9/1632、工作原理反应式步进电机是利用凸极转子横轴磁阻与直轴磁阻之差所引起的反应转矩而转动

3、的。以三相反应式步进电机为例--定子6极不带小齿，每两个相对的极上绕有一相控制绕组，转子4个齿，齿宽等于定子的极靴宽。①三相单三拍运行三相--指步进电机具有三相定子绕组；单--指每次只有一相绕组通电；三拍--指三次换接为一个循环，即按A-B-C-A……方式运行的称为三相单三拍运行。2021/9/164当A相通电B、C相不通电时，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点，转子齿1和3的轴线与定子A极轴线对齐。同理断开A接通B时、断开B接通C转子转过30°。按A→B→C→A…接通和断开控制绕组转子就连续转动。转速取决于控制绕组通、断电的频率，转向取决于通电的顺序。三相单

4、三拍运行2021/9/165②三相六拍运行供电方式是A→AB→B→BC→C→CA→A……，共有6种通电状态，每一循环换接6次，这6种通电状态中有时只有一相绕组通电(如A相)即单拍，有时有两相绕组同时通电(如A相和B相)即双拍，故称三相单、双六拍。图表示按这种方式对控制绕组供电时转子位置和磁通分布的图形。2021/9/166三相六拍运行(1)(a)A相通电；(b)A、B相通电；2021/9/167三相六拍运行(2)(c)B相通电；(d)B、C相通电2021/9/168③三相双三拍运行通电方式AB→BC→CA→AB‥，转过30°。④四相步进电机四相八拍--通电方式

5、A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……，与三相步进电动机道理一样，当A相通电转到A、B两相同时通电时，定、转子齿的相对位置变为转子按顺时针方向只转过1/8齿距角，即0.9°。四相双四拍--通电方式AB-BC-CD-DA-AB……步距角与四相单四拍运行时一样为1/4齿距角，即1.8°。2021/9/169A相通电时定、转子齿的相对位置A、B两相通电时定、转子齿的相对位置2021/9/16103、基本特点(1)步进电动机工作时，每相绕组由专门驱动电源通过“环形分配器”按一定规律轮流通电。如三相双三拍运行的环形分配器输入是一路，输出有A、B、C三路。若开始是A

6、、B这两路有电压，输入一个控制脉冲后就变成B、C这两路有电压，再输入一个脉冲变成C、A这两路有电压，再输入一个电脉冲变成A、B这两路有电压了。环形分配器输出的各路脉冲电压信号，经过各自的放大器放大后送入步进电动机的各相绕组，使步进电动机一步步转动。2021/9/1611控制方框图三相双三拍运行各相控制电压波形电路图2021/9/1612(2)步距角--每输入一个脉冲电信号转子转过的角度，用θb表示。当电机按四相单四拍运行--A-B-C-D-A……顺序通电时，换接一次绕组，转子转过的角度为1/4齿距角；转子需要走4步，才转过一个齿距角。当四相八拍运行--A-AB-

7、B-BC-C-CD-D-DA……顺序通电时，换接一次绕组，转子转过的角度为1/8齿距角；转子需要走8步才转过一个齿距角。齿距角--转子相邻两齿间的夹角，用θt表示。ZR为转子齿数，N为运行拍数2021/9/1613提高工作精度就要求步距角很小。要减小步距角可以增加拍数N；增加相数电源及电机的结构也越复杂。反应式步进电动机一般做到六相，个别也有八相或更多；一台步进电动机有两个步距角，如1.5°/0.75°、1.2°/0.6°、3°/1.5°等。增加转子齿数ZR，步距角也可减小，所以反应式步进电动机的转子齿数一般是很多；通常反应式步进电动机的步距角为零点几度到几度。

8、2021/9/1614(