步进电机培训教材

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1、步进电机培训教材课程目录：1、步进电动机概述；2、永磁式步进电机机构及工作原理（爪极型）3、步进电机的特性；4、步进电机运转方式；5、公司常用步进电机介绍；6、摩擦机构打滑原理；一、步进电动机概述1.1步进电机及其发展步进电动机（steppingmotor）又称脉冲电动机、脉动电动机、分级电动机；更老一些叫法也叫阶跃电动机。国外一般称为Stepmotor或Steppingmotor、Pulsemotor、Stepperservo、Stepper等等。目前，随着电子技术以及电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。就传统的步进电机来说中，步进电机可以

2、简单的定义为，根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态前进一定角度(或长度)，若不改变励磁状态则保持一定位置而静止的电动机。从广义上讲，步进电动机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。1.2步进电动机的机理步进电动机的机理是基于基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初步进电动机。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等系统中广泛使用。20世纪60代后期，在步进

3、电动机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进动机在众多领域的应用。在近30年间，步进电动机迅速地发展并成熟起来。从发展趋向来讲，步进电动机已经能和直流电动机异步电动机，以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。1.3步进电机发展历史我国步进电机的研究及制造起始于20世纪50年代后期。而进入20世纪有关步进电动机的发明不断出现。最初美国的AndrewTMacCoy发明了电动打字机用的步进电动机，这是一种带逆转轮的结构的永磁步进电动机，步距角为30°这种电动机获得了1907年美国专利。1923年苏格兰的Jam

4、esWeirFrench发明了VR三相步进电动机。这种电动机以规定的次序对定子线圈励磁，每次只转动一定的角度。这种电动机主要特点如下：（1）控制电路步进电动机的驱动控制电路是将脉冲分配到各相线圈对数控机器的适应性中去的逻辑分配电路，或者是对线圈提供励磁的驱动开关电路。这种电路同其他伺服控制电路相比较是很简单。（2）对数控机器的适应性步进电动机很容易同应用微机的设备组合起来，优点是对旋转角度、速度、正反转；启动停止等动作的控制准确、迅速。（3）定位控制直流电动机等伺服电动机进行定位控制时，使转子保持在某一角度，一定要不间断通电，以达到制动作用。而步进电机只要维持励

5、磁就能得到保持转矩。永磁型、混合型步进电动机即使切断励磁也能得到定位转矩；因此，用步进电动机实现准确的定位控制既简单、成本又低。（4）步距角误差步进电动机的角度误差通常是基本步距角的5%左右，因此输入脉冲没有积累误差，所以定位精度很高。（5）低转速、高转矩步进电动机与其他类似电动机比较，是属于低速、高转矩电动机。其他伺服电动机的工作转速在1000rpm以上，而以每秒1000个脉冲的速度来驱动1.8°的步进电动机时转速只有300rpm，以它是属于低转速、高转矩的电动机。（6）速度可变控制步进电机的旋转角度同输入脉冲成正比，旋转速度同输入的脉冲（频率）成正比，只要简

6、单的改变脉冲速率，就能达到大幅度控制速度变化的目的。步进电机除了轴承以外没有电刷、换向器等磨损部件，无须特殊的维修保养，是可靠性高寿命长的电动机。（7）可靠性高（8）稳定性差(共振)步进电动机的驱动转矩随着转子旋转的位置而变化，而每次励磁都会引起转矩的波动，所以速率的波动比较大。另外电动机的转矩和惯量决定着电动机固有的频率和驱动脉冲速率，同步进电动机安装的固有的振动之间引起共振，而产生共振噪音，这是一大缺点。1.4步进电动机的分类根据步进电动机的结构可以分为三大类（1）磁阻式步进电动机（Variable---reluctancetype）（2）永磁式步进电动机（

7、permanentmagnettype）（3）混合式步进电动机（hybridtype）永磁式步进电机：也称PM步进电机，转子采用永磁磁钢。这种步进电机定子采用冲压方式加工成爪型齿极，转子采用径向多极充磁的永磁磁钢。这种电动机成本低廉。混合式步进电机：也称BH型，是VR型和PM型的结合形式。它在VR型电动机的转子或者定子上配置永磁磁钢，由于气隙部分偏置（梢加正电压或负电压）磁场，所以输出轴转矩上升，提高效率。磁阻式步进电机：这种步进电机磁阻是可变的，也称VR型步进电机。追溯历史在19世纪中期，这种步进电机的结构是最基础的。定子和转子上配置有一定间距的突极，当对线圈

8、励磁时，定子和转子的突极