第五章步进电机及控制.ppt

《第五章步进电机及控制.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章步进电动机及其控制5.1概述三种经典电机：直流电机，异步电机，同步电机。近年来步进电机性能提高，应用广。步进电机典型应用：电子钟表，打印机。程序控制系统，数字控制系统。本章主要内容步进电动机的运行特性步进电动机的优点和缺点步进电动机的工作原理步进电动机的静特性与动态特性步进电机的运行特性1.一步一步前进。电机名称的由来。Stepmotor,steppingmotor2.电流的形式：脉冲电流。3.转速与磁场转速的关系：基本同步。优点1.控制原理和控制方法简单。开环控制。开环位置控制。脉冲控制。2.不用电刷和

2、换向器，结构简单。3.适用于计算机控制。缺点1.功率和力矩小，负载惯量小。2.效率低。3.一台电机配一台驱动器。4.功率小，不宜驱动大的机械装置。5.响应速度低。(运行速度不低)6.每步前进的角度固定。7.在某些转速范围发生振荡。步进电机的类型磁阻式步进电机永磁式步进电机混合式步进电机5.2磁阻式步进电动机的工作原理5.2.1磁阻式步进电动机的结构特点1.单段式基本结构定子：铁心，绕组，端盖，外壳。转子：铁心，轴。定子详细结构软磁磁极，磁极有绕组。绕组数=磁极数。8个磁极，8个绕组。绕组分成m相。每相两个绕组，

3、位于一条直径两端。2p=2m，磁极表面有均布的小齿。转子详细结构没有绕组。软磁铁心，外圆上有小齿，与定子小齿完全相同。齿距角：两齿中心线的夹角。对转子齿数的规定（特点）若某一磁极下定、转子的齿对齐，则同一相的另一个磁极下的定、转子的小齿也是对齐的。相邻极下的定、转子齿之间错开转子齿距的1/m。磁路磁阻特点（1相极下）齿与齿对齐，磁阻最小，齿与槽对齐，磁阻最大。磁阻与转角有关，随转角变化而变化。变磁阻电机。Variablereluctance结构特点总结1）定子和转子磁路由软磁材料组成，只有定子有绕组。2）转子有

4、齿，齿数应满足规定。3）磁阻与转角有关，随转角的变化而变化。2．多段式多段式又称为轴向分相式。绕组按所属相序分段放。按其磁路的特点不同，又可分为轴向磁路多段式和径向磁路多段式两种。多段式结构复杂，转子可细长，减小惯量。5.2.2磁阻式步进电动机的工作原理1.简述旋转磁场+磁阻转矩与磁阻同步电机相似各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场。磁阻转矩使转子转动，使磁阻减小，直到磁阻最小的位置。2.无小齿的三相磁阻式步进电动机旋转磁场的产生各绕组周期性通电。各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场.磁场顺时针转动。通电一周期

5、，磁场轴线转过180°。转子的转动情况周期性通电。转子的转动情况周期性通电。通电一周期，转子逆时针转过转子的一个齿距角。改变通电顺序。磁场和转子反转，转角大小不变。通电一周期，转子转过转子的一个齿距角。结论1)步进电动机各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场，转动方向取决于通电的顺序。为了使电机连续转动，通电状态的变化应当是周期性的。2)改变1次通电状态，走1步。通电状态完成一个周期，转子转过转子的一个齿距角。结论1)步进电动机各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场，转动方向取决于通电的顺序。2)改变1次通电状态，

6、走1步。通电状态完成一个周期，转子转过转子的一个齿距角。3)转角大小取决于通电状态变化次数，转速取决于通断电的频率。4)一个磁极下定、转子齿对齐，相邻磁极下齿必须错开，才能前进。3.拍数与步距角拍数:记为N。如上述电机，拍数为3。在通、断电的一个周期内，通电状态改变的次数也就是拍数。改变一次通电状态也称为1拍。3.拍数与步距角步距角：即每一拍(步)所转过的角度，记为θb。如何计算步距角？每个通电周期共N拍，走N步，转过一个齿距角θt，故上述电机3.拍数与步距角上述电机对于很多情况，步距角太大。应增加转子齿数。4

7、.有小齿的四相磁阻式步进电动机定子8极4相绕组。一个极包含的齿数正向1拍通电一周期，转一个齿距角。反向通电反转，1拍通电一周期，转一个齿距角。反向通电反转，1拍通电一周期，转一个齿距角。两相通电两相通电两相通电结论：增加转子齿数，可以减小齿距角。增加转子齿数，增加拍数，都可以减小步距角，提高运行精度。5.步进电动机的拍数、转角与转速4相步进电机有4拍和8拍。拍数N与相数m之间有简单的关系式：k=1单拍制，k=2双拍制，5.步进电动机的拍数、转角与转速拍数细分电路k=4，8，16，32。用脉冲信号控制步进电机，一

8、个脉冲改变1次通电状态，电机走1步，转过一个步距角。x个脉冲，步进电机转角：5.步进电动机的拍数、转角与转速用脉冲信号控制步进电机，一个脉冲转过一个步距角。x个脉冲，步进电机转角：脉冲信号频率为f，步进电机转速步进电机转角由脉冲个数决定，步进电机转速由脉冲频率决定。5.3磁阻式步进电机的静态特性一.几个概念1.静态绕组通电状态保持不变,并且转子保持静止的状态。2.静转矩步进电机静态时产