两相混合式步进电机及其驱动技术
两相混合式步进电机及其驱动技术-最终版.共56页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才பைடு நூலகம்会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
两相混合式步进电机及其驱动技术-最终 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 版.
二相混合式步进电机
两相混合式步进电机的工作过程
当两相控制绕组按AA BB或BB AA的次序轮流通电，侮拍只有一相绕组通电，四拍构成一个循环。当控制绕组 有电流通过时，便产生磁动势，它与永久磁钢产生的磁动势相互作用，产生电磁转知，使转子产生步进运动。
当A相绕组通电时，在转子N极端磁极1上的绕组产生的S磁极吸引转子N极，使得磁极1下是齿对齿，磁力线由 转子N极指向磁极1的齿面，磁极5下也是齿对齿，磁极3和7是齿对槽。由于两段转子铁芯上的小齿相互错开半个 齿距，在转子S极端，磁极1'和5’产生的S极磁场，排斥转子S极，与转子正好是齿对槽，磁极3’和7’齿面产生 N极磁场，吸引转子S极，使得齿对齿。
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混合式步进电机系统的性能很大程度取决于控制器的优劣，从前述可以看到步进电机主要有开环、闭环、矢 量和智能控制等控制方式。开环控制使用方便，系统构成简单且成本低，在精度要求不太高的场合有着广泛的应 用，至今也没有合适的替代产品。但如前所说，这种方式存在一个振荡的区域，尤其是低速运行时接近电机的共 振区，此时振动和噪声都比较大。但是对开环控制的改进也是不断地在进行中，自1975年美国学者erickson首次 在美国增量运动控制系统及器件年会上提出了步进电机步距角细分的控制方法后[ysl，随着微电子和电力电子技 术的发展，当前世界上混合式步进电机新技术正处在高速的发展之中，智能控制的V}想进入了步进电机的驱动控 制领域，还出现了具有实时可变的细分一功能驱动控制电路。通过这些年的发展，步进电机控制方式逐渐形成了 升频升压控制，恒流斩波控制，细分控制，矢量控制，位置、速度反馈控制等控制方式，但是新型控制方式的运 用还不成熟，也没有出现相关产品，而国内虽然研究上取得很大进步但不管是控制器还是控制软件上看，和国外 还有一定的差距。
两相混合式步进电机H桥驱动电路设计方案原理
两相混合式步进电机H桥驱动电路设计原理H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。
永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动。
本文以两相混合式步进电机驱动器为例来设计H桥驱动电路。
电路原理图1给出了H桥驱动电路与步进电机AB相绕组连接的电路框图。
4个开关K1和K4，K2和K3分别受控制信号a，b的控制，当控制信号使开关K1，K4合上，K2，K3断开时，电流在线圈中的流向如图1(a)，当控制信号使开关K2，K3合上，K1，K4断开时，电流在线圈中的流向如图1(b)所示。
4个二极管VD1，VD2，VD3，VD4为续流二极管，它们所起的作用是：以图1(a)为例，当K1，K4开关受控制由闭合转向断开时，由于此时线圈绕组AB上的电流不能突变，仍需按原电流方向流动(即A→B)，此时由VD3，VD2来提供回路。
因此，电流在K1，K4关断的瞬间由地→VD3→线圈绕组AB→VD2→电源+Vs形成续流回路。
同理，在图1(b)中，当开关K2，K3关断的瞬间，由二极管VD4，VD1提供线圈绕组的续流，电流回路为地→VD4→线圈绕组BA→VD1→电源+Vs。
步进电机驱动器中，实现上述开关功能的元件在实际电路中常采用功率MOSFET管。
由步进电机H桥驱动电路原理可知，电流在绕组中流动是两个完全相反的方向。
推动级的信号逻辑应使对角线晶体管不能同时导通，以免造成高低压管的直通。
另外，步进电机的绕组是感性负载，在通电时，随着电机运行频率的升高，而过渡的时间常不变，使得绕组电流还没来得及达到稳态值又被切断，平均电流变小，输出力矩下降，当驱动频率高到一定的时候将产生堵转或失步现象。
因此，步进电机的驱动除了电机的设计尽量地减少绕组电感量外，还要对驱动电源采取措施，也就是提高导通相电流的前后沿陡度以提高电机运行的性能。
步进电机的缺陷是高频出力不足，低频振荡，步进电机的性能除电机自身固有的性能外，驱动器的驱动电源也直接影响电机的特性。
两相混合步进电机
两相混合步进电机步进电机是一种电动机，它的特点是能够按照电脉冲信号进行定量控制旋转角度或者转速。
步进电机具有运动平稳、精度高、噪音低等优点，在电子设备领域被广泛应用。
在步进电机中，两相混合步进电机是一种常见的类型。
两相混合步进电机由于其结构简单、制造成本低等特点被广泛使用，尤其在微型化电子设备中得到了广泛应用。
它由步进电机驱动器、步进电机控制器和两相混合步进电机本体等组成。
本文将详细介绍两相混合步进电机的结构、原理、控制方法和应用等。
一、结构两相混合步进电机主要由定子、转子和绕组三个部分组成。
1. 定子两相混合步进电机的定子是由两个磁极和两个齿构成，其中每个齿上都有一个线圈。
定子上线圈的两端经过连接电源后会形成一个有规律的磁场。
当极对应的两个线圈分别接通时，就会形成两个北极和两个南极的交替磁场，从而形成有规律的磁场变化。
2. 转子两相混合步进电机的转子是由两个部分组成：一个是磁极，另一个是齿。
磁极分为南、北两极，随着定子上线圈发生变化而转动。
而齿则是由数个齿齿缝组成。
3. 绕组两相混合步进电机的绕组是由两个线圈组成，每个线圈绕制在定子两个相邻齿上，线圈之间隔一个齿缝。
两个线圈相位差90度左右，当电源连接时，两个线圈将会产生90度的相位差异，从而驱动转子转动。
二、工作原理两相混合步进电机的工作原理是将电信号转换成机械运动。
当控制器向步进电机驱动器发送电脉冲信号后，驱动器的电路就会根据电脉冲信号控制电源的开关，使得电机绕组产生磁场的变化。
这时磁场将会影响到转子的位置，使得转子的角度发生改变。
如此重复，电机就会按照电脉冲信号控制的角度或转速旋转。
三、控制方法1. 开环控制开环控制是指不考虑电机实际位置的控制方法，仅通过发送电脉冲信号的方式控制电机的角度或转速，缺点是容易因为负载或摩擦力而出现角度偏差。
闭环控制是指通过检测电机实际位置来进行控制。
通常采用编码器等设备来检测电机的转动位置及速度信息，将检测结果反馈给控制器进行调整控制。
两相混合式步进电机及其驱动技术
▪ 一般称单四拍和双四拍工作方式为整步距方式； 单、双八拍工作方式为半步距方式。
▪ 步进电机中定子磁场和转子磁场旳相互作用产生 转矩：
▪ 定子磁势IW（安匝），I为相电流，W为绕组匝 数。
▪ 转子磁势是由转子磁钢产生旳，它是一种常数。 ▪ 所以当定子线圈匝数、转子磁钢磁性能及定、
ia
AB
BA AB BA
t
ib
t 图6-8
▪ 整步运营时，绕组电流每90°电角度转过一种整步距。
▪ 四细分时电流电角度为 90/4=22.5 °。 以22.5°旳角
度递增从0°到360°共有16个电角度；所相应旳cos和
sin值求出并整量化后作成数据表放在存储器中。
31
32
D/A转换器
T1
T2
D1 D2
A0
u D0
B
A1
u D1
A
A2 A3
u D2
B
u D3
A
A4
A4接地时，可选通00H~0FH之 间旳十六个地址。该 地址空间存
储了循环旳单、双八拍运动方式 旳数据表 A4接5V时，可选通10H~1FH 之间旳十六个地址。该地址空间 存储了循环旳双四拍运营方式2旳3 数据表。
3）功率放大—单电压驱动方式
T1
Us
T2
D1
D2
电流放大
ia A BAB
t
uA
T3
A
A
T4
uA
ib
D3
D4
t
Vi －
Vg
＋
单稳
图6-6
a
b
c
i
d
两相混合式步进电机foc算法
两相混合式步进电机foc算法
FOC（Field Oriented Control）算法是指在两相混合式步进电机应用中，用来控制电机的控制算法。
FOC是一种功率环控制的变矩器控制技术，它通过调整各相电流的大小，控制电机转矩，实现电机更高效、精准、稳定的控制。
首先，FOC采用变矩器技术，将电流转换成转矩，转矩连接系统中的动力，构成有效的功率控制，可以有效提高步进电机的负载驱动能力和动态响应能力，实现高性能驱动。
其次，FOC算法采用实时相电流参数传感器技术，以及精确定位控制技术，能够准确获取反馈信息，获得电机的运行参数，调节两相电流，实现电机精确定位控制，提高运行准确度，减少故障误差。
此外，FOC算法还采用直接矢量控制系统，能够有效抑制噪声干扰，从而降低电机故障率，提高运行稳定性。
两相混合式步进电机驱动器
两相混合式步进电机驱动器SD-2H044MA概述 DescriptionsSD系列步进电机及驱动器是由本公司最新推出的高科技产品。
随着电子技术的高速发展，电子产品的工艺和性能也不断更新和提高，本产品采用超大规模的硬件集成电路，具有高度的抗干扰性及快速的响应性，从根本上解决了传统步进电机低速爬行、存在共振区、噪音大、高速力矩小、启动频率低及驱动器可靠性差等缺点。
特点 Features●先进的双极性恒流斩波驱动技术。
●高速力矩输出提高40％，避免丢步（空载启动速度达300～420r/min）最高转速达3500 r/min。
●灵活的输出电流设定，适配不同型号电机，同时具备自动半电流功能，减少电机发热。
●最大128细分设定，满足各种机械传动，而且不影响其输出力矩。
●输入脉冲模式设定及高低电平设定，便于用户使用。
●保护功能全：输入电源过压、欠压、输出过流、相间短路、驱动器高温等报警保护功能。
●电机低速无爬行现象，噪音小，无共振区。
性能指标 Mechanical Dimensions电气性能（环境温度Tj＝25ºC时）输入电源24～50V直流电源供电，容量：不小于200VA。
典型值：DC36V输出电流 1.13A～4.25A，8档可调，分辨率0.41A。
驱动方式双极恒流PWM驱动输出。
绝缘电阻常温常压下＞500MΩ。
绝缘强度常温常压下500V/分钟。
重量约300克。
细分设定表SW5 SW6 SW7 SW8 每转脉冲步距角SW5 SW6 SW7 SW8 每转脉冲步距角OFF ON ON ON 400 0.900 ºOFF ON OFF ON 6400 0.05625 ºON OFF ON ON 800 0.450 ºON ON OFF OFF 8000 0.045ºON ON ON OFF 1000 0.360 ºOFF ON OFF OFF 10000 0.036 ºOFF OFF ON ON 1600 0.225 ºON OFF OFF ON 12800 0.028125 ºOFF ON ON OFF 2000 0.180 ºON OFF OFF OFF 20000 0.018 ºON ON OFF ON 3200 0.1125 ºOFF OFF OFF OFF 25000 0.0144 ºON OFF ON OFF 4000 0.090ºOFF OFF OFF ON 25600 0.014063 ºOFF OFF ON OFF 5000 0.072 º适配电机：39BYG / 42BYG / 57BYG / 60BYG安装尺寸图33.5mm9.5mm104mm 120mm5mm92mm25mm27mm112mmΦ3.5mm80mm。
两相混合式步进电机和精密定位控制
两相混合式步进电机和精密定位控制在现代工业生产和自动化系统中，步进电机作为一种重要的执行器被广泛应用。
而两相混合式步进电机作为其中一种常见类型，具有结构简单、控制方便等优点，在精密定位控制领域有着重要的应用价值。
两相混合式步进电机由定子、转子和端子组成，其中定子和转子上分别布置有磁极，通过对定子通电产生的磁场与转子上的磁场相互作用，从而实现电机的运转。
相比于其他类型的步进电机，两相混合式步进电机结构更加紧凑，具有更高的功率密度和输出扭矩，因此在有限空间内可以实现更强的动力输出。
精密定位控制是步进电机应用领域中的一个重要方向，其要求在工作过程中可以实现精确的位置控制、速度控制和加速度控制。
而两相混合式步进电机具有分解角度精度高、响应速度快等优点，非常适合用于精密定位控制系统中。
通过合理的控制策略和驱动电路设计，可以实现对步进电机的精确控制，从而满足不同工业领域对精密定位的需求。
在实际应用中，为了更好地控制两相混合式步进电机，通常采用微处理器或专用的步进电机控制器进行驱动。
控制器可以根据系统的要求生成不同的控制信号，通过适当的控制方式驱动步进电机旋转，从而实现精准的位置定位。
同时，结合传感器反馈系统，可以实时监测步进电机的转动状态，对控制信号进行调整，保证系统的稳定性和精确性。
除了精密定位控制，两相混合式步进电机在医疗设备、数码打印、纺织机械等领域也有着广泛的应用。
通过不同的控制方式和驱动方案，可以实现不同工况下的精确控制，满足不同行业对于运动控制的需求。
总的来说，两相混合式步进电机作为一种重要的电机类型，在精密定位控制和其他领域都具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和创新，步进电机的应用领域将会进一步拓展，并为工业自动化和智能制造提供更多可能性。
1。
两相混合式步进电机及其驱动技术57页文档
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
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31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
M422 型两相混合式步进电机驱动器使用说明书
M422型两相混合式步进电机驱动器使用说明书一、概述M422型细分型两相混合式步进电机驱动器，采用直流10～40V供电，适合驱动电压24V～36V，电流小于2.2A外径42~57毫米的两相混合式步进电机。
此驱动器采用全数字电流环进行细分控制，电机的转矩波动小，低速运行平稳，振动和噪音低。
高速时可输出相对较高的力矩，定位精度高。
广泛适用于雕刻机、数控机床、包装机械、传动设备等分辩率要求较高的设备上。
主要特点●平均电流控制，两相正弦电流驱动输出●直流10～40V供电●光电隔离信号输入/输出● 8档细分和自动半流功能● 8档输出相电流设置●具备脱机功能●启动转速高●高速力矩大二、控制信号接口图1是驱动器的接线原理图1、控制信号定义PUL：步进脉冲信号输入端DIR：步进方向信号输入端+5V：信号输入共阳端ENBL：脱机使能信号输入端脱机使能信号有效时复位驱动器故障，禁止任何有效的脉冲，驱动器的输出功率元件被关闭，电机无保持扭矩。
2、控制信号连接上位机的控制信号可以高电平有效，也可以低电平有效兼容3.5~28V。
当高有效时，把所有控制信号的负端连在一起作为信号地，低有效时，把所有控制信号的正端连在一起作为信号公共端。
现在以集电极开路和PNP输出为例，接口电路示意图如下：图1. 输入接口电路（共阳极接法）图2. 输入接口电路（共阴极接法）控制器PNP输出三、功能选择（用驱动器面板上的DIP开关实现）1、设置电机每转步数驱动器可将电机每转的步数分别设置为200、400、800、1600、3200、6400步。
用户可以通过驱动器正面板上的拨码开关的SW1、SW2、SW3位来设置驱动器的步数（Pulse/rev）如表1：2、控制方式选择自动半流功能半流功能是指无步进脉冲500ms后，驱动器输出电流自动降为额定输出电流的70%，用来防止电机发热。
3、设置输出相电流为了驱动不同扭矩的步进电机，用户可以通过驱动器面板上的拨码开关SW4、SW5、SW6位来设置驱动器的输出相电流（有效值）单位安培，各开关位置对应的输出电流，不同型号驱动器所对应的输出电流值不同。
二相混合式步进电机驱动器使用说明书
二相混合式步进电机驱动器使用说明书DC-025B系列恒流控制，运行平稳，性能可靠☆DC025B系列用于驱动相电流5A以下的所有85BYG、86BYG、90BYG以及110BYG系列的两相混合式步进电机。
☆由于采用了先进的控制电路和高性能的功率器件，从而在主电压为AC80V交流供电情况下可以长期稳定、可靠运行。
☆适用于包装、印染、冶金、化工、机械等行业。
☆驱动电压：主电压AC30V～80V ，控制电压AC17V（必须不小于10W）。
☆输出电流：3A～4.5A，根据用户需要调整☆恒流斩波控制，节能的半电流锁定模式☆输入信号TTL兼容，光电隔离信号输入☆过流过压保护使用环境及参数P1可由用户自己随意选择。
在断电情况下，按下表所示拨动红色拨码开关。
再通电即按设定情况工作备注：开关往下拨为“ON ”=1，往上拨为“OFF ”=0。
注意：改变设定后，需重新通电，设定方有效。
★ 步进脉冲输入信号Cp最大通过频率为20KHz 。
脉冲的低电平时间应大于500nS 。
★ 方向控制 U/D+、U/D-外部输入信号U/D+、U/D-电平变化可改变电机运转方向注：电机的初始运行方向与电机的接线有关 ★ 使能信号PD+、PD —当PD+加高电平，并且PD —加低电平时，驱动器切断电机各相的电流使电机轴处于自 由状态，此时步进脉冲Cp 将不被响应；否则电机响应Cp 端输入脉冲运行，Cp 端没有信号 时，电机处于半流锁定状态。
★ 输出信号A 、A —、B 、B —接二相混合式步进电动机的出线。
.★信号要求DC025B驱动器采用单脉冲控制方式。
(共阴\共阳均可以)。
Cp、U/D、P/D信号通过光耦隔离。
为确保内置光耦能可靠导通，要求信号提供至少5mA的电流。
驱动器内部已串入光耦的限流电阻270Ω，对应+5V电平。
当输入电压较高时，可根据需要外串电阻进行限流。
例如输入电平为+24V时，应在每个控制信号上串联2KΩ左右电阻。
例如输入电平为+12V时，应在每个控制信号上串联1KΩ左右电阻。
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▪ 优点是步距角小，电机运行将更平稳。
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5）微步距工作方式
ia
t
ia
t
▪ 在双四拍工作方式中，当两相绕组通以相等的电流时，电机 转子停在一个中间的位置。如果两相绕组电流不等，转子位 置将朝电流大的定子极方向偏移。
✓ 定子磁势IW（安匝），I为相电流，W为绕组匝 数。
✓ 转子磁势是由转子磁钢产生的，它是一个常数。
✓ 所以当定子线圈匝数、转子磁钢磁性能及定、 转子铁心材料、尺寸已确定的情况下，电机产生 的力矩由定子绕组电流决定。
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5）实际电机的工作原理
1
A•
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B•
5
•
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•
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•
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•A
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•B
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5 定子
▪ 两段转子铁心上各有50小齿，齿距为7.2°，但两 段转子的小齿相互错开1/2齿距
▪ 定子齿和转子齿齿距相等。。
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模型电机和实际电机的比较
1
7
3
5 定子
转子
模型电机
实际电机图6-1
转子齿数 转子齿距 整步 距 半步距
/A 相通电、 /B相、 A相通电定子磁场各旋转90度，各吸引转子 旋转1/4齿距（30度）；
4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周。
每一次仅一相绕组通电，四拍精选一PP个T
BA AB BA
t
ib
t
AB BA图6-8AB BA
初始状态， A相、B相同时通电，由于两个定子图6齿-7 的吸引，转子 移动1/8齿距15度，停在一个中间的位置；
B/A相通电，定子磁场旋转90度吸引转子旋转1/4齿距30度；
/A/B、/BA、AB各相通电，定子磁场各旋转90度，各吸引转子旋 转1/4齿距30度；
4步一个循环后共转过一个齿距120度， 12步后转子旋转一周；
3.5 两相混合式步进电机 及其驱动技术
1. 两相混合式步进电机结构 2. 两相混合式步进电机工作原理 3. 两相混合式步进电机驱动技术 4. 两相混合式步进电机的主要特性和技术指标
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▪ 前面讲述的各种伺服电机必须通过闭环实现位置伺 服。
▪ 而步进电机在开环状态就能实现精确的位置控制。 ▪ 开环较之闭环有如下好处： ➢ 结构简单，例如省去位置传感器及其信号处理电路。 ➢ 没有控制参数设计及其调试的问题。 ➢ 不存在稳定性问题。 ➢ 接线简单。
▪ 将环形磁钢沿轴向充磁，两段转子铁心的一端呈N极性， 另一端呈S极性，分别称之为N段转子和S段转子。
▪ 转子铁心的边缘加工有小齿，一般为50个，齿距为7.2°。
▪ 两段转子的小齿相互错开1/2齿距。
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2. 两相混合式步进电机工作原理
每转12步的模型电机
N
SS
N
i
图6-4
▪ 定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联 组成两相绕组。
磁通从N极性转子经定子极回到S极性转子。 ▪ 由于转子磁场的吸引作用，当外力力图使轴转动时，会有
一个反向力矩阻止这种转精动选，PPT称为自锁（detent)力矩。 7
2）单四拍工作状态
ia A BAB
t
ib
t 图6-6
AB AB
初始状态，A相通电产生保持力矩；
图6-5
B相通电，定子磁场旋转90度，吸引转子旋转1/4齿距（30度）；
每一次两相绕组通电，四拍一个循环，称之为双四拍工作状态
因为两个线圈同时通电，产生精选的PP力T 矩比单四拍要大。
9
□□ 4）
ia
A AB B BA A AB B BA
t
ib
t
A AB B BA A 图A6B-10 B BA
图6-9
在单四拍工作方式基础上，在每两个单拍之间插入一个 双拍工作状态，就成为单、双八拍工作方式。
▪ 利用这个现象我们可使电机工作在微步距方式：将两相绕组 中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。则每个整 步距就分成了若干微步距。
▪ 微步距方式的步距角更小精，选将PPT使电机运行更加平稳。 12
▪ 一般称单四拍和双四拍工作方式为整步距方式； 单、双八拍工作方式为半步距方式。
▪ 步进电机中定子磁场和转子磁场的相互作用产生 转矩：
交替使一个线圈和两个线圈通电，每一步转子旋转1/8齿
距即15度，经过这8拍以后，转子转过一个齿距120度。
旋转一周需24步。
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10
ia
A AB B BA A AB B BA
ia
A AB B BA A AB B BA
t
t
ib
ib
t
t
▪ 单、双八图拍6-工10作方式的缺点是产生“强、图弱6-1步1 ”的现象， 可利用的力矩被弱步力矩所限制，力矩的波动较大。
N
SS
N
i
图6-4
线圈1、5、3、7串联组成A相绕组；线
圈2、6、4、8串联组成B相绕组。
3
每一相四个绕组的绕线方向不同，通电
后每个绕组所在定子磁极的极性不同。
假定线圈1、5所在的磁极为N极，则线
圈3、7所在的磁极为S极。
转子
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14
▪ 定子磁极上有40个（或48个）齿，齿距为7.2°
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2
三种类型的步进电机
▪ 永磁式步进电机（Permanent magnet motors， PM)
▪ 变磁阻步进电机(Variable Reluctance，VR)或称 反应式步进电机；
▪ 混合式步进电动机(Hybrid，HB)
▪ 定子绕组相数可分为两相、三相、四相、五相等。 ▪ 两相混合式步进电机在工业上应用最为广泛。
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3
1. 两相混合式步进电机结构
1
A•
2
B•
5
•
4
•
3
•
6
•
7
•A
8
•B
▪ 电机的定子上有八个绕有线圈的铁心磁极； ▪ 八个线圈串接成A、B两相绕组； ▪ 每个定子磁极边缘有精多选个PPT小齿，一般多为五或六齿。 4
▪ 转子由两段有齿环形转子铁心、装在转子铁心内部的环形 磁钢及轴承、轴组成。
▪ 由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时 所 产 生的磁场方向也相反。
▪ 电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。
▪ 转子由两段永磁体组成，一段呈N极性，一段呈S极性。
▪ 每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N极齿和S极齿彼此 错
开1/2齿距。
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6
1）不通电状态
▪ 在绕组不通电时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径通过，