步进电动机在

步进电动机在伺服电机中的应用步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

能够通过操纵脉冲个数来操纵角位移量，从而达到准确信位的目的；同时能够通过操纵脉冲频率来操纵电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电性能够作为一种操纵用的特种电机，利用其没有积存误差(精度为100%)的特点，普遍应用于各类开环操纵。

一样电动机都是持续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。

每输入一个冲信号，该电动机就转过必然的角度（有的步进电动性能够直接输出线位移，称为直线电动机）。

因此步进电动机是一种把脉冲变成角度位移（或直线位移）的执行元件。

步进电动机的转子为多极散布，定子上嵌有多相星形连接的操纵绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。

由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，因此又称为脉冲电动机。

随着数字操纵系统的进展，步进电动机的应用将慢慢扩大。

步进电动机的种类很多，按结构可分为反映式和鼓励式两种；按相数分那么可分为单相、两相和多相三种。

图1是反映式步进电动机结构示用意，它的定子具有均匀散布的六个磁极，磁极上绕有绕组。

两个相对的磁极组成一组，联法如下图。

一、单三拍通电方式的大体原理
设A相第一通电（B、C两相不通电），产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。

这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。

在磁场的作用下，转子老是力图转到磁阻最小的位置，也确实是要转到转子的齿对齐A、A′极的
位置（图2a）；接着B相通电（A、C两相不通电），转了便顺时针方向转过30°，它的齿和C、C′极对齐（图2c）。

不难明白得，当脉冲信号一个一个发来时，若是按A→C→B→A→…的顺序通电，那么电机转子便逆时针方向转动。

这种通电方式称为单三拍方式。

二、六拍通电方式的大体原理
设A相第一通电，转子齿与定子A、A′对齐（图3a）。

然后在A接踵续通电的情形下接通B相。

这时定子B、B′极对转子齿二、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，可是A、A′极继续拉住齿一、3，因此，转子转到两个磁拉力平稳为止。

这时转子的位置如图3b所示，即转子从图(a)位置顺时针转过了15°。

接着A相断电，B接踵续通电。

这时转子齿二、4和定子B、B′极对齐（图c），转子从图(b)的位置又转过了15°。

其位置如图3d所示。

如此，若是按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的顺序连番通电，那么转子便顺时针方向一步一步地转动，步距角15°。

电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角。

若是按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的顺序通电，那么电机转子逆时针方向转动。

这种通电方式称为六拍方式。

三、双三拍通电方式的大体原理
若是每次都是两相通电，即按A、B→B、C→C、A→A、B→…的顺序通电，那么称为双三拍方式，从图3b，和图3d可见，步距角也是30°。

因此，采纳单三拍和双三拍方式时转子走三步前进了一个齿距角，每走一步前进了三分之一齿距角；采纳六拍方式时，转子走六步前进了一个齿距角，每走一步前进了六分之一齿距角。

因此步距角θ可用下式计算：
θ＝360°/Zr×m
式中Zr是转子齿数；m是运行拍数。

一样步进电动机最多见的步距角是3°或1．5°。

由上式可知，转子上不只4个齿（齿距角90°），而有40个齿（齿距角为9°）。

为了使转子齿与定子齿对齐，二者的齿宽和齿距必需相等。

因此，定子上除6个极之外，在每一个极面上还有5个和转子齿一样的小齿。

步进电动机的结构图如图4所示。

由上面介绍可知，步进电动机具有结构简单、保护方便、精准度高、起动灵敏、停车准确等性能。

另外，步进电动机的转速决定于电脉冲频率，并与频率同步。

四、原理图
以两相步进电机为例
五、接线图
六、参数的设定
一、电机相数
产生不同对N,S磁场激磁线圈对数，一样有2相，３相，４相，５相电机二、拍数
完成一个磁场周期性转变所需的脉冲数或导电状态，即电机转一个齿距角所需脉冲数。

好多同窗都是去硬记，几相几拍关系，并非是实际去明白得，弄错也就不为怪了，建议采纳矢量合成画图来表示出，各线圈电流方向，电流大小，一目了然。

3、细分
在步进电机步距角不能知足利用的条件下，可采纳细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来操纵步进电机运转的。

4、力矩
力矩=力*半径单位
力矩与电机有效体积*电流*匝数*磁密成正比。

电机一旦通电，在定转子间将产生磁场，当转子与定子错开必然角度产生力F
①静转矩（维持转距HOLDING TORQUE）
电机在额定静态通电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。

此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。

它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近维持转矩。

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而转变，因此维持转矩就成了衡量步进电机最重要的参数之一。

②定位转矩（DETENT TORQUE）
电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波和机械误差造成的）
五、运行矩频特性：
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的全然依据。

其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。

六、PPS 表示每秒中的脉冲数1000-3000PPS，使其在其间工作，现在电机工作效率高，噪音低。

7、步距角精度：
步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。

七．步进电机的调试
1．如何配用步进电机驱动器？
依照电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。

若是需要低速抗振动和提高精度时，可配用细分型驱动器,一样配置为2-128细分。

关于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以取得良好的高速性能。

2．步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？
一般要考虑以下方面作检查：
1）电机力矩是不是足够大，可否带动负载，因此咱们一样推荐用户选型时要选使劲矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是刹时，都会造成失步，严峻时停转或不规那么原地反复动。

2）上位操纵器来的输入走步脉冲的电流是不是够大（一样要>10mA），以使光耦稳固导通，输入的频率是不是太高，致使接收不到，若是上位操纵器的输出电路是CMOS电路，那么也要选用CMOS输入型的驱动器。

3）启动频率是不是太高，在启动程序上是不是设置了加速进程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时刻很短，不然可能就不稳固，乃至处于惰态。

4）电机未固定好时，有时会显现此状况，那么属于正常。

因为，事实上现在造成了电机的强烈共振而致使进入失步状态。

电机必需固定好。

5）关于5相电机来讲，相位接错，电机也不能工作。

3.我如何为我的应用选择适当的供电电源?
推荐选择电源电压值比最大所需的电压高10%-50%。

此百分比因Kt, Ke,以及系统内的电压降而不同。

驱动器的电流值应该足够传送应用所需的能量。

记住驱动器的输出电压值与供电电压不同, 因此驱动器输出电流也与输入电流不相同。

为确定合适的供电电流，需要计算此应用所有的功率需求，再增加5%。

按I = P/V公式计算即可得到所需电流值。

八．参考文献
1校图书馆
2.百度文库
3.电子类期刊。