步进电机及调速

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1、4.1进给伺服系统的概述（1学时）4.2伺服电机及其调速（2学时）4.3位置检测装置（2学时）4.4进给伺服系统的分析（1学时）第四章进给伺服系统7/11/20214.2伺服电机及其调速一步进电机的结构与工作原理二直流伺服电机及其调速三交流伺服电机及其调速7/11/2021一步进电机的结构与工作原理步进电机流行于70年代，该系统结构简单、控制容易、维修方面，且控制为全数字化。随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它部分均可由软件实现，从而进一步简化结构。因此，这类系统目前仍有相当的市场。目前步进电机仅用于小容量、低速、精度要不高的场合，如经济型数控、打

2、印机、绘图机等计算机的外部设备。7/11/2021步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移的电磁机械装置。步进电机和一般电机不同，一般电机通电后连续转动，而步进电机则随输入的脉冲按节拍一步一步地转动。对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就旋转一个固定的角度，称为一步。每一步所转过的角度叫做步距角。一步进电机的结构与工作原理7/11/2021步进电机的角位移量和输入的脉冲数成正比。在时间上与输入的脉冲同步。因此，只需要控制输入脉冲的数量、频率及电机绕组通电相序，便可以获得所需要的转角、转速及转动方向。在无脉冲输入时，步进电机在绕组电源激励下，气隙磁场能使

3、转子保持原有的位置而处于定位状态。一步进电机的结构与工作原理7/11/2021步进电机结构：定子转子7/11/20211步进电机的工作原理如图所示，三相反应式步进电机工作原理图。由转子和定子组成。定子上有A、B、C三对磁极绕组，分别为A相、B相、C相。转子是硅钢片软磁材料迭合成的带齿廓形状的铁心。如果在定子上的三对绕组中通直流电流，就会产生磁场。B相通电A相通电C相通电7/11/2021BACBCABACBCABACBCA12341234逆时针回转300逆时针回转300当A、B、C三对磁极的绕组依次轮流通电，则A、B、C三对磁极依次产生磁场吸引转子转动。√当

4、A相通电时，B相和C相不通电，电机铁心的AA轴方向产生磁通，在磁拉力的作用下，转子1、3齿与A相磁极对齐，2、4两齿与B、C两磁极相对错开3007/11/2021√当B相通电时，C相和A相断电，电机铁心的BB轴方向产生磁通，在磁拉力的作用下，转子沿逆时针方向旋转300，2、4齿与B相磁极对齐。1、3两齿与C、A两磁极相对错开300√当C相通电时，A相和B相断电，电机铁心的CC轴方向产生磁通，在磁拉力的作用下，转子沿逆时针方向旋转300，1、3齿与C相磁极对齐。2、4两齿与A、B两磁极相对错开300若按ABC。。。通电相序连续通电，则步进电机就连续地沿逆时针

5、方向转动，每换接一次相序，步进电机沿逆时针方向转动300，即步距角为300。7/11/2021若按ACB。。。进行，则转子沿顺时针方向旋转。上述通电方式称为三相单三拍通电方式。所谓“单”是指每次只有一相绕组通电的意思。√“一拍”——从一相通电换接到另一相通电称为一拍。√“三拍”——每一拍转子转过一个步距角，这样“三拍”是指通电换接三次后完成一个通电周期。三相六拍通电方式——即按AABBBCCCA相序通电。（见下图）7/11/2021B相通电BC相通电C相通电AB相通电A相通电CA相通电工作原理：当A相通电，1、3齿与A相磁极对齐。当A、B两相同时通电，因

6、A极吸引1、3齿，B极吸引2、4齿，转子逆时针旋转150。随着A相断电，只有B相通电13A吸1、3两齿A吸1、3两齿B吸2、4两齿B吸2、4两齿B吸2、4两齿C吸1、324C吸1、3A吸2、4C吸1、37/11/2021转子又逆时针转150，2、4齿与B相磁极对齐，如果继续按BCCCAA。。。相序通电，步进电机就沿着逆时针方向，以150的步距角一步一步移动。这种通电方式采用单、双相轮流通电，在通电换接时，总有一相通电，所以工作较平稳。实际使用的步进电机，一般都要求有较小的步距角，因为步距角越小所达到的位置精度越高。以上所述，步进电机的步距角大小不仅与通电方式

7、有关，还与转子的齿数有关。计算公式为：mzk360=m——定子励磁绕组相数Z——转子齿数K——通电方式，单为1，双为27/11/20212步进电机的分类按运动方式分：旋转运动、直线运动式步进电机按工作原理分：反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式；按结构分：单段式（径向式）、多段式（轴向式）按使用场合分：功率步进电机和控制步进电机；按相数分：三相、四相、五相、六相、八相等按使用频率分：高频率和低频步进电机不同的步进电机，其工作原理、驱动装置也不完全一样。7/11/20213步进电机的特点：（1）步进电机的输出转角与脉冲频率严格成正比，所以控制输入步进

8、电机的脉冲个数就能控制位移量。（2）步进电机的转速与