XINJE技术支持培训材料1.doc

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1、1步进电机及其控制1.1反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。1・1・1结构：电机转了均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其儿何轴线依次分别与转了齿轴线错开。0、1/3JU3J（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以疋表示），即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3GC与齿3向右错开2/3<,A与齿5相对齐,（A就是A,齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：1.1.2旋转:如A相通电,B,C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转了不受任何力以下均同）。如B相通电,A,C相不通电时，齿2丿应与B对齐，此时转了向右移过

2、1/3疋，此时齿3与C偏移为1/3齿4与A偏移（疋・1/3疋）=2/3J如C相通电,A,B相不通电，齿3应与C对齐，此时转了又向右移过1/3疋，此时齿4与A偏移为1/3疋对齐。如A相通电，B,C相不通电，齿4与A对齐，转了•又向右移过1/3<这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转了向右转过一个齿距，如果不断地按A,B,C,A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3疋,向右旋转。如按A,C,B,A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少

3、角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3疋改变为1/6J甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3疋变为1/121/24J这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移l/m,2/m（m-l）/m,lo并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。1.1.3力矩：电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量①）当转子与定子错开一定角度产生力F与（

4、cie/dB）成正比S其磁通最①二Br*SBr为磁密，S为导磁面积F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度，D为转了肓径Br=N・I/RN・I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数水磁密成正比（只考虑线性状态）因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转了间气隙越小，电机力矩越大，反Z亦然。1.2感应子式步进电机1・2.1特点：感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定了激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机

5、具有较强的反电势，其白身阻尼作用比较好，使其在运转过程屮比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。，而反应式电机则不能如此。例如：四相，八拍运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八打I运行方式。不难发现其条件为C=A,D=B。一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使川，更可以作二相电机绕组串联或并联使川。1

6、.2.2分类感应了式步讲电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG（BYG为感应了式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。1.2.3步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常川m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步

7、距角：对应一个脉冲信号，电机转了转过的角位移用e表示。社360度（转了齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转了齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为0=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步）,八拍运行时步距角为0=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子H身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误弟造成的）静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转了问的气隙有关，但