步进电动机系统原理与设计 毕业论文

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1、内容摘要步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为制执行元件，是电气自动化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。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。18目录第一章步进电动机原理................................4第二章方案选择...............................

2、........10第三章系统原理与设计.................................13结束语..................................................18参考文献................................................19第一章步进电动机原理18根据机电能量转换原理，步进电动机与通常的的交流或直流电动机无异，是将电能变成机械能的电磁元件。但它的运行原理等方面存在特殊性。所以我们在使用前必须先了解其原理，才能在设计时灵活运用。1

3、.1步进电动机的分类1按工作原理分类：激磁式（电磁式）步进电动机的定子和转子均有绕组，靠电磁力矩使转子动。反应式（磁阻式）图—1转子无绕组，定子绕组励磁后产生反应力矩，使转子转动。永磁式图—2转子和定子的某一方具有永久磁钢，另一方由软磁材料制成。绕组轮流通电，建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩。混合式（永磁感应式）图—118图—22.按输出转矩的大小分类：1快速步进电动机电动机的输出转矩一般为0。07～4Nm，可以控制小型精密机床的工作台，例如线切割机床。2功率步进电动机电动机的输出转矩一般为5～40Nm，可直接驱动机

4、床的移动部件。此外，按励磁相数可分为三相、四相、五相、六相、等等。相数越多，步距角越小，但结构越复杂。按运动方式分为旋转运动、直线运动、平面运动等。按定子排列还可分为径向式（单段式）和轴向（多段式），轴向式的转动惯量小，快速性和稳定性好，功率步进电动机多为轴向式。1.2步进电动机的结构与原理1结构特点步进电动机由定子和转子两大部分组成。我们以三相步进电动机为例。三相反应式步进电动机的结构简图（如图—183）所示，定子有六个磁极，每相对磁极构成一相控制绕组，转子上有均布的四个齿。图-32工作原理步进电动机的工作原理，其实就是电磁铁的

5、工作原理，当U相通电，V、W相不通电，如图3所示，1、3齿与U相对齐；当V相通电，U、W相不通电，如图3所示，2、4齿与V相对齐；当W相通电，U、V相不通电，如图3所示，1、3齿与W相对齐。由此可见，当通电顺序为U→V→W→U→V→…时，转子便顺时针方向一步一步地转动，通电状态每换接一次，转子前进一步，一步对应的角度称为步距角。电流换接三次，磁场旋转一周，转子前进一个齿距的位置，一个齿距所对应的角度称为齿距角（此例中齿距角为90度）当改变通电顺序时，将改变转子的转向。通电方式单相轮流通电方式每次切换前后只有一相绕组通电。在这种通电

6、方式下，电动机工作的稳定性较差，容易失步。上述例子即为单向轮流通电方式，称为三相单三拍通电。单双相轮流通电方式18上述两种通电方式的组合。即通电方式为：U→UV→V→VW→W→WU→U→…称为三相六拍通电，如图-4所示。三相六拍通电方式的步距角减小一倍。图-41.3步进电动机的选择我们在选择步进电动机的时候，要先要了解它的性能和特点。具体的反映在一些参数上。步进电机的一些基本参数：电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0。9°/1。

7、8°（表示半步工作时为0。9°、整步工作时为1。8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数：18是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0。9°/1。8°、三相的为0。75°/1。5°、五相的为0。36°/0。72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就

8、可以改变步距角。保持转矩（HOLDINGTORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变