数控技术毕业设计（论文）-步进电机在数控机床中的应用

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1、郑州工业安全职业技术学院毕业论文郑州工业安全职业技术学院毕业论文题目步进电机在数控机床中的应用姓名**坤系别机电工程专业数控技术年级09-4指导教师徐钦2012年03月01日郑州工业安全职业技术学院毕业论文目录第一章步进电机结构第一节步进电机结构简介第二章步进电机驱动原理第一节单极性驱动和双极性驱动电路第二节不同驱动方式的原理及特点第三章步进电机脉冲分配原理第一节脉冲发生器和脉冲分配器第二节集成电路芯片示例PMM8713第四章步进电机在数控机床的应用第一节步进电机的工作特点第二节步进电机在数控机床中的应用第三节步进电机的发展趋势郑州工业安全职业技术学

2、院毕业论文摘要随着数控机床在航空、航天、造船、汽车、模具等机械制造领域的广泛应用，现代机械制造技术发生了巨大的变化。在数控技术影响着工业生产的同时，数控一词也风靡了大江南北。当我们提起数控技术自然会想到它的无数优点，而在这些众多优点中最令人印象深刻的也许就是其催精度、催效率。那么数控机床是如何做到这些的呢?本文将解答这一问题，并结合数控机床介绍步进电机的应用。关键词：步进电机数控机床应用郑州工业安全职业技术学院毕业论文第一章步进电机结构按照励磁方式分类，步进电机可分为反应式、永磁式和感应子式。其中反应式步进电机用的比较普遍，结构也较简单。本课题采用的

3、也是此类电机。反应式步进电机又称为磁阻式步进电机，其典型结构如图1所示。这是一台三相电机，定子铁心由硅钢片叠成，定子上有6个磁极，每个磁极上又各有5个均匀分布的矩形小齿。三相电机共有三套定子控制绕组，绕在径向相对的两个磁极上的一套绕组为一相。转子也是由叠片铁心构成，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。下面简述其工作原理。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与定子齿对应。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的

4、根本原因。例如，在单三拍运行方式中，当A相控制绕组通电，而B、C相都不通电时，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点，所以转子齿与A相定子齿对齐。若以此作为初始状态，设与A相磁极中心磁极的图1步进电机剖面结构转子齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120度,且120度/9度＝13.333不为整数，所以，此时13号转子齿不能与B相定子齿对齐，只是靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3度。如果此时突然变为B相通电，而A、C相都不通电，则B相磁极迫使13号小齿与之对齐，整个转子就转动3度。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

5、动9度。转速取决于各控制绕组通电和断电的频率（即输入脉冲频率），旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序。如上述绕组通电顺序改为A→C→B→A······则电机转向相反。郑州工业安全职业技术学院毕业论文这种按A→B→C→A······方式运行的称为三相单三拍，“三相”是指步进电机具有三相定子绕组，“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指三次换接为一个循环。此外，三相步进电机还可以以三相双三拍和三相六拍方式运行。三相双三拍就是按AB→BC→CA→AB······方式供电。与单三拍运行时一样，每一循环也是换接3次，共有3种通电状态，不同的是每次换接都同时

6、有两相绕组通电。三相六拍的供电方式是A→AB→B→BC→C→CA→A······每一循环换接六次，共有六种通电状态，有时只有一相绕组通电，有时有两相绕组通电。磁阻式步进电机的步距角可由下边公式求得⑴式中Mc为控制绕组相数，C为状态系数，三相单三拍或双三拍时C＝1，三相六拍时C＝2。Zr为转子齿数，本课题使用的36BF003型步进电机转子齿数为40。减小步距角的途径由⑴式可知，本课题使用的步进电机未细分时能达到的最小步距角为1.5度（三相六拍模式）。转速较高时，由于转子本身的惯性，电机可近似看作匀速转动。但在低速运行时，较大的步距角造成两步之间的时间间

7、隔较长，在下一个电脉冲到来之前转子已经停止转动，由此造成运行的不连续及低频振动。此外实际应用中1.5度的步距角往往不能满足精度需要，为了提高精度，要求一个脉冲对应的位移量小，即步进电机的步距角小。减小步距角有以下四种方法：1、增加步进电机控制绕组的数量。由⑴式可知，步距角Q与绕组数Mc成反比，Mc越大则Q越小。三相步进电机单拍运行时的步距角为3度（40转子齿），如果采用四相电机，则步距角减小到1.8度（50转子齿）。但是相数越多电机结果越复杂，制造越困难，靠增加相数减小步距角的成本很高。2、增加拍数。即增大状态系数C。由⑴郑州工业安全职业技术学院毕业

8、论文式知状态系数也与步距角成反比，增加拍数相当于增加绕组相数。三相步进电机单三拍运行时步距角为3度，采用三相