步进电机介绍课件

一般而言，无论几相电机以及采用何种运行方式，
步距角与转子齿数Zr和拍数N之间有如下关系：
s

360 ZrN
(机械角度)
N mC
此处，m为控制绕组相数，C为状态系数，单三、双三拍时，
C=1；单双六拍时C=2。
转，其转速如与果脉连冲续频不率断有地关输。入每脉输冲入，一则个电脉机冲转，子转就子连转续过旋1： ZrN
在反应式步进电动机中，转子一个齿距所对应的度数为2p电 弧度或360o电角度； (3)矩角特性：在不改变通电状态(即控制绕组电流不变)时，
步进电动机的静转矩与转子失调角的关系，即T=f(q)
定子
转子
=0, T=0; >0, T<0 ;
<0, T>0;
=, T=0
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(5)最大静转矩：Tmax=f(I)
齿距角：
t

360 Zr
90
步距角：
s
t
3

90 3
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4.步进电机
2. 三相双三拍运行方式
按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电，每次同时给 两相绕组通电，且三次换接为一个循环。步距角与三相单 三拍运行方式的步距角相同。
AB相导通
BC相导通
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主要缺点：效率较低，需配适当的驱动电源，带惯性负载
的能力不强。
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4.步进电机
种类：
磁阻式(反应式)
励
磁
永磁式
方
式 混合式
系统构成：
脉冲信 号输入
脉冲分配器
运 行 方 式
脉冲放大器
旋转型 直线型
平面型
步进 电机
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4.步进电机
4.2 反应式步进电动机的结构与工作原 理
4.步进电机
3. 三相单、双六拍运行方式
按A-AB-B-BC-C-CA或相反顺序通电，即需要六拍才完成一个
循环，因此步距角为：
s

t 6

90 6
15
A
C'
B'
1
2
4
B
C
3 A'
A
C'
B'
1 4
B2
C 3
A'
A相导通
AB相导通
B相导通
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4.步进电机
对于其它相数的步进电动机，同样可以有多种运 行方式，例如四相步进电动机有：四相单四拍，四相双四 拍，四相单双八拍等运行方式。
4.步进电机
A
C'
B'
1 2
4 3
B
C
A'
A
C'
B'
4
3
1
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
2
A'
C相导通
A相导通
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4.步进电机
按A-B-C-A的顺序通电，电机转子在磁阻转矩作用 下沿ABC方向转动，电机的转速直接取决于控制绕组的换接 频率。
定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，此 时电机转子所转过的空间角度称为步距角。
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4.步进电机
每秒钟输入f 脉冲，则转过 f/ZrN 转，故电机转速为：
n 60 f rpm ZrN
4. 小步距角磁阻式步进电 机
转子上有t均 匀346分00布 的940个齿.
s

360 ZrN

360 40 31

3
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4.步进电机
小步距角步进电动机中的转子齿数，必须满足一定 的要求，才能保证电机产生步进运动。
当A相极面下的定、转子齿对齐时，B和C极面下的齿就分别 和转子齿相错三分之一的转子齿，即3度。
转子齿数应符合：
Zr

2mp K

1 m


2mpK

2p
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4.步进电机
一、反应式步进电动机的结构 1. 单段式
2. 多段式
a)径向磁路 b)轴向磁路
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4.步进电机
径向磁路
1—线圈；2—定子；3—转子
轴向磁路
1—线圈；2—定子；3—磁轭 4—转子；5—引出线
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4.步进电机
二、工作原理
三相反应式步进电动机有三种运行方式： (1) 三相单三拍运行； (2) 三相双三拍运行； (3) 三相单、双六拍运行
步进电机
4.步进电机
4.1 简介
步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电 脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。
主要优点：步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，
仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢步 的情况下运行，其步距误差不会长期积累，从而使它适合于 在数字控制的开环系统中作为驱动电动机，也可用作闭环系 统的驱动元件。
4.步进电机
当只有一相绕组通电时，储存在电机气 隙中的磁场能量为
Wm

1 2
LI
2
T dWm
d
Zr
L W W 2
I


1 2

d

q
1 2

d

q cos
磁导变化曲线
T dWm d
1 I 2 dL
2 d
1 WI 2 d Zr WI 2
4.3 反应式步进电动机运行特性 一、静态特性
静态运行是指通电状态不变，电机处于稳
定状态时的特性。
静转矩
静特性
矩角特性
静态稳定区
需要清楚的几个名称： (1)初始稳定平衡位置：指步进电动机在空载情况下，控制
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4.步进电机
绕组中通以直流电流时，转子的最后稳定位置;
(2)失调角q：指步进电动机转子偏离初始平衡位置的电角度。
2
d 4
d q
sin Zr
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4.步进电机
Tmax sin Zr Tmax sin
Tmax

Zr WI 2 d
4
q
步进电动机的矩角特性
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4.步进电机
(4)静态稳态区：在空载时，稳定平衡 位置对应于q=0处，而q=180度则为不 稳定平衡位置。在静态情况下，如受 外力矩的作用使转子偏离稳定平衡位 置，但没有超出相邻的不稳定平衡点， 则当外力矩除去以后，电动机转子在 静态转矩作用下仍能回到原来的稳定 平衡点，所以二个不稳定平衡点之间 的区域构成静态稳定区。
“三相” —指步进电机的相数； “单” —指每次只给一相绕组通电；“双”则
是每次同时给二相绕组通电； “三拍”—指通电三次完成一个循环
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4.步进电机
1. 三相单三拍运行方式
A
C'
B'
1
2
4
B
C
3
A'
A
C'
B'
1 4
B2
C 3
A'
A相导通
B相导通
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