步进电机及其工作原理和程序设计.ppt

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1、步进电机的工作原理及其控制小组成员：丁兆峰韦光湖王鸿源袁齐全陈玉灵一步进电机的机构二步进电机的工作原理三步进电机控制系统原理四脉冲产生与方向控制五控制接口与程序设计概览一、步进电机的结构步进电机外形结构常见步进电机外形构造步进电机内部结构举例——单段反应式步进电机的内部结构反应式步进电机的内部结构横剖面示意图转子定子绕组定子磁极步进电机分类通常按励磁方式分为三大类：1）反应式：转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小齿、步距小。应用最广。2）永磁式：转子为永磁材料，转子的极数=每相定子极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大3）

2、感应子式(混合式)：转子为永磁式、两段，开小齿，混合反应式与永磁式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。但结构复杂，成本较高。下面以单段反应式步进电机为例来介绍步进电机的工作原理二、步进电机的工作原理图4—40步进电机原理图（P143）步距角定义：步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过的角度称步距角。♠转子齿数越多，步距角越小♠定子相数越多，步距角越小♠通电方式的节拍越多，步距角越小式中：m－定子相数Z－转子齿数C－通电方式C=1单相轮流通电、双相轮流通电方式C=2单、双相轮流通电方式计算公式：常用步进电机的步距角

3、常用步进电机的步距角常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相,与此相匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有三相步进电机：五相步进电机：单相轮流通电（M相单M拍）顺时针轮回A→B→C→A逆时针轮回A→C→B→A双相轮流通电（M相双M拍）顺时针轮回AB→BC→CA→AB逆时针轮回BA→AC→CB→BA单双相轮流通电（M相2M拍）顺时针轮回A→AB→B→BC→C→CA→A逆时针轮回A→AC→C→CB→B→BA→A单段反应式步进电机的工作原理——定子的通电方式单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序：A→B→C

4、→A转子旋转方向：顺时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序:A→C→B→A转子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序：AB→BC→CA→AB转子旋转方向：顺时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序：BA→AC→CB→BA转子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序：A→AB→B→BC→C→CA→A转子旋转方向：顺时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——两转子齿定子通电顺序：A→AC→C→CB→B

5、→BA→A转子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序：A→B→C→A转子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序:A→C→B→A转子旋转方向：顺时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序：AB→BC→CA→AB转子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序：BA→AC→CB→BA转子旋转方向：顺时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序：A→AB→B→BC→C→CA→A转

6、子旋转方向：逆时针步距角：单段反应式步进电机的工作原理——四转子齿定子通电顺序：A→AC→C→CB→B→BA→A转子旋转方向：顺时针步距角：转子转动的原因分析步进电机的实际结构转子转动的原因分析步进电机的转子上没有绕组，而是由40个矩形小齿均匀分布在圆周上，相邻两齿之间的夹角为9度。当某相绕组通电时，对应的磁极就会产生磁场，并与转子形成磁路。若此时定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子转动一定的角度，使转子齿和定子齿对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的根本原因。例如，在单三拍控制方式中，假如A相同点，

7、B、C相不通电，在磁场的作用下使转子齿和A相的定子齿对齐。若以此为初始状态，设与A相磁极中心对齐的转子齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120°，且120°/9°=13不为整数，所以，此时转子齿不能与B相定子齿对齐，只是13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3°，如果此时突然变为B相通电，而A、C两相不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，整个转子就转动3°，此时，称电机走了一步。同理，我们按照A→B→C→A顺序通电一周，则转子转动9°。三、步进电机控制系统原理图4—41步进电机控制系统的组成（P144）根

8、据实现脉冲分配的方式可分为硬件控制和软件控制（1）由硬件完成脉冲分配的系统步进电机控制系统原理步进电机控制器包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及正、反转向控制门等作用：把输入的脉冲转换成环形脉冲，以控制步进电机运行及转向功率放大器：把环形脉冲放大，以驱动步进电机转动何为环形分配器？环形分配器将插补器的单序列脉