步进电机及驱动ppt课件.ppt

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1、步进电机及驱动一、步进电机结构1、认识步进电机2、认识步进电机驱动器3、步进电机系统结构二、步进电机1、步进电机的定义步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件。2、步进电机的分类按力矩产生的原理分1）反应式：转子为软磁材料，定、转子开小齿、步距角小。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）感应子式(混合式)：转子为永磁式、两段，开小齿，转矩大、动态性能好、步距角小，但结构复杂，成本较高。按照定子数目分类——

2、单定子双定子多定子按照定子励磁相数分类——三相四相五相六相按照各相绕组的分布规律分类——径向分相(垂轴式)、轴向分相(顺轴式)三段式（三定子）轴向分相步进电机3、工作原理三相步进电机的工作方式可分为：三相单三拍三相单双六拍三相双三拍等。1）三相单三拍（1）三相绕组联接方式：Y型（2）三相绕组中的通电顺序为：A相B相C相（3）工作过程A相通电，A方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子

3、的齿对齐停止转动A相通电使转子1、3齿和AA'对齐。这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。（4）三相单三拍的特点：每来一个电脉冲，转子转过30。此角称为步距角，用S表示。转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。正转：A相B相C相反转：A相C相B相2）三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：AABBBCCCAA共六拍。工作过程：CA'BB'C'A3412A相通电转子1、3齿和A相对齐。CA'BB'C'

4、A3412A、B相同时通电（1）BB'磁场对2、4齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针方向转动。（2）AA'磁场继续对1、3齿有拉力。所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA'通电，转子转了15°。CA'BB'C'A3412B相通电转子2、4齿和B相对齐，又转了15。总之：每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15。3）三相双三拍三相绕组的通电顺序为：ABBCCAAB共三拍。AB通电CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通电CA通电CA'BB'C'A3412

5、工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30，即S=30。4、小步距角的步进电动机实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，步距角越小，机加工的精度越高。为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。转子的齿距等于360/40=9，齿宽、齿槽各4.5为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。步进电机展开结构工作原理：假设是单三拍通电工作方式。（1）A相通电时，定子A相的五个小齿和转子对齐。此时，B相和

6、A相空间差120，含120/9=齿A相和C相差240，含240/9=个齿。所以，A相的转子、定子的五个小齿对齐时，B相、C相不能对齐，B相的转子、定子相差1/3个齿（3），C相的转子、定子相差2/3个齿（6）。若工作方式改为三相六拍，则每通一个电脉冲，转子只转1.5。步进电机的转动方向仍由相序决定。同理，C相通电再转3……（2）A相断电、B相通电后，转子只需转过1/3个齿（3），使B相转子、定子对齐。步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。（1）步距角5、步进电动机参数

7、：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：（2）转速(r/min)♠控制输入给步进电机的脉冲数目可以控制步进电机的角位移结论♠控制输入给步进电机的脉冲的频率可以控制步进电机的转速♠控制步进电机定子绕组的通电顺序可以控制步进电机的转动方向三、步进电机驱动器步进电机的驱动器的连接与设置四、步进电机控制器控制器

8、发出控制信号给驱动器，从而控制步进电机的转速、转距、方向等工作状态。控制器有：PLC、单片机等