步进电机的结构与原理

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步进电机

1.1 概述
原理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号
转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
优点
（1）直接实现数字控制；
（2）控制性能好；（3）无接触式；（4）抗干扰能力强；（5）误差不长期积累；
1.3.3 单步运行特性
1.单步运行时的矩角特性和稳定区以三相单三步运行方式为例，设电机空载时，A相通电时的矩角特性如图4中的曲线A所示，转子处于稳定平衡点 OA。如加一脉冲，A相断电，B相通电，则矩角特性变为曲线B。 M
A
A
B
B
OB OA
A
B
θ
b
θ定区
步进电动机的步距角θ b由转子齿数、定子相数和通电方式所决定，即
360 b mCZ k
式中m为相数。C为状态系数，采用单、双拍通电方式时 C＝2，采用单拍或双拍通电方式时C＝1。ZK为转子齿数。
若步进电动机所加的通电脉冲频率为f，则其转速为
60 f n mCZ k
1.3 静态运行特性
步进电动机不改变通电状态下的运行特性称
M B M max sin(e 120)
MB 与MA 相距120°电度角。这是一条与A相特性完全相同，但相位上相差120°（电度角）的特性。当A、B同时通电时，合成矩角特性应为二者之叠加，即
M AB M A M B M max sin(e 60)
可见MAB是一条幅值与单相通电时相同，相移60°电度角(θt/6) 的正弦曲线，如图3中曲线MAB所示。
1.3.4 连续运行特性

步进电机的结构和工作原理

步进电机的结构和工作原理
嘿，朋友！今天咱来聊聊步进电机这个神奇的玩意儿！你知道吗，步进电机就像是一个超级精准的小舞者，在各种设备里欢快地跳动着。

先来说说它的结构吧。

步进电机就像是一个小巧而精致的“房子”，里面有定子和转子这两个重要的部分。

定子就像是“房子”的墙壁，稳稳地立在那里；而转子呢，就像在“房子”里欢快转动的小轮子。

比如说在打印机里，定子就固定在那里，给转子提供一个稳定的环境，让转子顺畅地转动，从而带动打印头精确地移动。

那它的工作原理又是什么呢？这可太有趣啦！可以把它想象成是一个非常听话的小士兵。

我们给它发送一个一个的电脉冲信号，它就会一步一步地按照我们的指令前进。

就好比我们在指挥小士兵进行队列训练，每一个指令它都一丝不苟地执行。

比如在数控机床里，我们通过控制电脉冲，让步进电机精确地带动刀具移动，从而加工出各种精密的零件，是不是超级厉害！
“哎呀呀，这步进电机咋这么神奇呢！”你可能会这样惊叹。

没错呀，它就是这么牛！虽然它看起来小小的，但其作用可真是不容小觑呢！在我们生活中的很多地方都能看到它的身影，从家用电器到工业设备，它都在默默地贡献着自己的力量。

我觉得啊，步进电机就像是一个默默奉献的小英雄，虽然它不被大多数人所熟知，但却在各种领域里发挥着至关重要的作用。

我们真应该好好感谢它，感谢它让我们的生活变得更加便利和精彩呀！。

步进电机结构及工作原理

步进电机结构及工作原理步进电机是一种特殊的电动机，它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度，并且不需要传统的反馈系统。

步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。

1. 定子步进电机的定子通常由两个或多个绕组组成，每个绕组都被连接到一个相位驱动器上。

这些绕组被排列在定子上，并且相互之间呈90度的偏移角度。

当驱动器向一个绕组发送脉冲时，该绕组会产生一个磁场，吸引转子中的磁铁。

2. 转子步进电机的转子通常由磁铁或永磁体构成。

当定子中的绕组被激活时，它们会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

3. 控制电路步进电机的控制电路通常由微处理器、计数器和驱动器构成。

微处理器负责计算出需要发送给驱动器的脉冲序列，并将其发送到计数器中进行计数。

当计数器达到预设值时，它会向驱动器发送一个脉冲，激活定子中的绕组。

工作原理：步进电机的工作原理基于磁场的相互作用。

当定子中的绕组被激活时，它们会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

每次激活定子中的一个绕组都会使得转子旋转一定角度，这个角度通常称为步进角。

步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向。

当需要逆时针旋转时，只需要改变脉冲序列的顺序即可。

此外，步进电机还可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。

总结：步进电机是一种特殊的电动机，它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度，并且不需要传统的反馈系统。

步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。

当驱动器向一个绕组发送脉冲时，该绕组会产生一个磁场，吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向，并且可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。

步进电机结构及原理

步进电机结构及原理
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

它利用电磁学原理，将电能转换为机械能。

其结构通常包括前后端盖、轴承、中心轴、转子铁芯、定子铁芯、定子组件、波纹垫圈和螺钉等部分。

步进电机的工作原理基于电磁感应定律。

当施加在电机线圈上的电脉冲信号产生磁场时，磁场与定子铁芯相互作用产生转矩，驱动转子旋转。

通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。

每接收一个脉冲信号，步进电机就按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，其旋转是以固定的角度一步一步运行的。

步进电机具有一些显著的特点。

首先，它们是开环控制系统的一部分，这意味着它们不依赖于位置反馈来调节运动。

其次，步进电机具有高精度的定位能力，这使得它们在需要精确控制位置的应用中非常有用。

此外，步进电机可以在不同的负载条件下保持恒定的速度，因为电机的转速只取决于脉冲信号的频率，而不受负载变化的影响。

总的来说，步进电机是一种功能强大且适应性强的电机类型，广泛应用于各种需要精确控制位置和速度的场合。

如需了解更多信息，建议咨询电机方面的专家或查阅相关专业书籍。

步进电机控制系统原理

• CH250环形脉冲分配器是三相步进电动机的理想脉冲分配器, 通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍的不同工作方式,如图7、图8所示.
图7 CH250三相双三拍接法
图8 CH250三相六拍接法
CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列
讨论：
• 单片机输出步进脉冲后,再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的通断.
二、由软件完成脉冲分配工作
• 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成 • 串行脉冲序列,并实现方向控制. • 只要负载是在步进电机允许的范围之内, • 每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度. • 根据步距角的大小及实际走的步数,只要知道初始 • 位置,便可知道步进电机的最终位置. • 特点：由软件完成脉冲分配工作,不仅使线路简化,成本下
LOOP2： MOV A,R3 ADD A,#07H MOV R3,A AJAMP LOOP1
DELAY：
；求反向控制模型的偏移量；延时程序
POINT
COUNT POINT
DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ；反向控制模型 EQU 30H, EQU 0150H
01 100
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
总之, 只要按一定的顺序
改变 P1.0～P1.2 三位通电的状况, 即可控制步进电机依选定的方向步进.
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
由于步进电机运行时功率较大,可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器,以防强功率的干扰信号反串为进什么主步控进系电统机.功如率图驱所动示电路. 采用光电隔离？
2、步进电机控制系统原理

步进电机结构及工作原理简介

步进电机结构简介按照励磁方式分类，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。

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。

步进电机结构及工作原理

步进电机结构及工作原理步进电机是一种将电能转化为机械能的电机，其工作原理是通过交替激励电流使电机转动一定角度。

步进电机的结构主要包括转子、定子、驱动电路和传感器。

转子是步进电机的旋转部件，通常采用多个磁极组成。

常见的转子形式包括两相、三相、四相等。

每个磁极上通有一个电线圈，通过控制电流的通断来实现对电机的控制。

定子是一个定位部件，通常由磁铁或磁性材料制成。

定子的作用是提供一个磁场，使转子能够在不同的位置停留。

定子的磁场较为稳定，当转子旋转时，定子的磁场不随其变化。

驱动电路是步进电机的控制部分，负责向电机提供合适的电流信号，控制电机旋转的角度和速度。

驱动电路一般由调速器和功率放大器组成，通过对电流的控制来实现对电机的精确控制。

传感器是一种用于检测电机转动状态的装置，主要用于监控电机的位置和速度。

传感器可以是光电传感器、霍尔传感器等。

当电机旋转到指定位置时，传感器会发出信号，将信号传输给控制系统。

步进电机的工作原理是利用保持磁场的定子和改变磁场的转子之间的相互作用来实现电机的旋转。

当定子的磁场与转子的磁场相互作用时，转子会发生磁力作用，从而使步进电机旋转。

步进电机根据不同的控制方式可以分为开环步进电机和闭环步进电机。

开环步进电机是通过控制驱动电路向电机提供脉冲信号来控制电机的旋转角度和速度。

当驱动电路接收到一个脉冲信号后，会向电机通入一定电流，使电机转动一个固定的角度。

通过不断输入脉冲信号，可以实现电机的连续旋转。

闭环步进电机是在开环步进电机的基础上增加了位置反馈系统。

闭环步进电机通过传感器检测电机的位置和速度，并将信息返回给驱动电路。

驱动电路根据传感器的反馈信号来调整电流的大小和方向，实现对电机转动的精确控制。

步进电机具有结构简单、控制方便、输出扭矩大等优点，常应用于机床、自动控制系统、印刷设备等领域。

步进电机结构及工作原理

1、步进马达是由驱动器发出的脉冲信号来控制转速和转向的马达。

步进马达每接收到一个脉冲信号，将产生一个恒定量的步进运动，即产生一定量的角位移。

这个位移的角度就叫作步进角。

（它主要是由示波器进行控制）它是由线圈架、铜线、极齿组成，定子在励磁时极齿被磁化产生磁场，并与转子磁场相互作业。

2、步进马达的工作原理：步进马达工作时要有一个能提供脉冲信号的电子驱动电路。

生产部门用的是大的驱动器（示波器），它的工作过程为：指令→变频信号源→脉冲分配器→ 脉冲放大器→ 步进马达。

当马达工作时，驱动电路按预先设定的频率，向步进马达发出固定的脉冲频率信号（PPS），PPS－Pulses Per Second信号数/每秒。

（注意了，这个PPS是周波数的用作单位来着）当步进马达收到脉冲信号后，定子线圈产生磁场（励磁），根据电流的方向可以用右手定则来判断磁场方向，（线圈的A相与B相分别判断）如定子极齿为N极，则外壳极齿就为S极。

反之，定子极齿为S极，外壳极齿就为N极。

由于定子极齿与外壳极齿产生了交错的磁极，并与转子的交错磁极相互吸引，根据马达励磁方式的通电顺序，决定了马达的旋转方向（CW、CCW）。

步进马达接收到一个脉冲信号，定子磁场就变化一次，转子就转一个步进角。

连续向马达发出脉冲信号，马达就连续转动。

在一定范围内调整马达的周波（PPS），就可以调整步进马达的转速。

所以马达的转速不受电压的影响，而受周波数的影响。

周波数越大，马达的转速越快，马达消耗的电流就越小。

3、马达内部结构：图片有事有不过我的级别不够不能给你发过来，过意不去了只能给你简单的介绍下了（以下是基本普遍的的马达，无法说的太详细）：步进马达结构主要分为：外壳、定子、转子、马达、钢球、支架、弹簧垫片、垫圈、轴承、丝杆轴、齿轮（滑轮）等部品。

部品名称及用处；1）、外壳：包装支撑马达，外壳极齿在定子励磁时被磁化产生磁场。

2）、定子：由线圈架、铜线、极齿组成，定子在励磁时极齿被磁化产生磁场，并与转子磁场相互作业。

步进电机的工作原理

步进电机的工作原理步进电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种机械和自动化设备中。

它以其精准的控制和高度可靠性而受到青睐。

本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。

1. 基本工作原理步进电机是一种将电能转换为机械能的设备，通过电磁原理实现驱动。

其基本构造包括定子与转子。

定子通常由两种或多种电磁线圈组成，这些线圈按照特定的顺序被激活。

转子则是由一组磁体组成，以使定子磁电流激活时能产生磁通。

2. 单相步进电机单相步进电机也称为单相混合式步进电机。

它具有两个电磁线圈，相位差为90度。

当线圈被激活时，会产生磁场。

根据磁场的相互作用，电机转子就可以旋转到一个新的位置。

单相步进电机的工作原理是通过改变线圈通电的顺序来控制运动。

3. 双相步进电机双相步进电机是一种更为常见的类型，它具有四个电磁线圈，相位差为90度。

每个线圈都可以单独激活，控制电机的运动。

在双相步进电机中，每次只有两个线圈被激活，以产生磁场。

通过交替激活不同的线圈，可以实现电机的旋转。

双相步进电机具有较高的转矩和精确的位置控制能力。

4. 步进电机的特点步进电机具有以下几个特点：4.1 准确定位：通过激活特定的线圈顺序，步进电机可以以特定的角度准确旋转，从而实现准确定位。

4.2 高度可编程：步进电机通过控制电流和脉冲的频率来控制转动速度和转动方向。

4.3 高度精密：由于线圈的激活顺序可以精确控制，步进电机可以实现非常精确的运动。

4.4 无需反馈系统：相比其他类型的电机，步进电机无需附加的位置反馈系统即可实现精确控制。

5. 应用领域由于其精准的控制和高度可靠性，步进电机在许多领域得到广泛应用，包括：5.1 3D打印机：步进电机用于控制打印头在XYZ轴上的位置，从而实现精确的打印。

5.2 CNC机床：步进电机用于控制刀具的位置和转动角度，从而实现自动化的数控加工。

5.3 机器人：步进电机用于控制机器人的运动，包括旋转和定位。

5.4 线性驱动器：步进电机也可以应用于线性驱动器，实现对物体位置的精确控制。

简述步进电机的工作原理

简述步进电机的工作原理步进电机是一种特殊的电动机，其运动是由控制信号驱动的，每次控制信号的到来会使电机向前或向后转动一定的角度。

步进电机的工作原理是通过电磁场的变化来实现转动。

本文将从步进电机的结构、原理、分类及应用等方面进行详细阐述。

一、步进电机的结构步进电机由转子和定子两部分组成。

转子是由一组磁极组成，通常有两种类型：永磁转子和电磁转子。

定子是由一组线圈组成，线圈的数目和磁极数目相等。

当通电时，定子线圈中会产生磁场，与磁极相互作用，从而使转子转动。

二、步进电机的原理步进电机的原理是利用电磁场的变化来实现转动。

当定子线圈通电时，会产生磁场，磁场会与转子的磁极相互作用，从而使转子转动。

通常情况下，步进电机是通过控制信号来控制定子线圈的通断，从而实现电机的转动。

控制信号的波形可以是脉冲信号、方波信号等。

三、步进电机的分类步进电机根据其结构和工作原理的不同，可以分为以下几种类型： 1、永磁式步进电机永磁式步进电机的转子由永磁体组成，定子由线圈组成。

当定子线圈通电时，会产生磁场，与永磁体相互作用，从而使转子转动。

永磁式步进电机具有结构简单、工作可靠、转矩大等优点。

2、单相步进电机单相步进电机是一种简单的步进电机，由一组线圈和一个铁芯组成。

当线圈通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。

单相步进电机的结构简单，但转矩较小，通常用于一些低功率的应用。

3、双相步进电机双相步进电机是一种常用的步进电机，由两组线圈和一个铁芯组成。

当两组线圈交替通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。

双相步进电机具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些自动化设备中。

4、混合式步进电机混合式步进电机是一种综合了永磁式和电磁式步进电机的特点的电机。

其转子由永磁体和电磁线圈组成，具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些高精度的自动化设备中。

四、步进电机的应用步进电机具有结构简单、精度高、转矩大等优点，广泛应用于一些自动化设备中。

步进电机的原理,结构,用法

步进电机原理、结构、用法步进电机各相轮流接入整步电流后所产生的步距角叫做该步进电机的基本步距角。

F 相步进电机有F 个绕组，这F 个绕组要均匀地镶嵌在定子上，因此定子的磁极数必定是F 的整数倍，因此，转子转一圈的步数应该是F 的整数倍；也就是说：3 相步进电机转一圈的步数是3的整数倍，4 相步进电机转一圈的步数是4 的整数倍，5相步进电机转一圈的步数是5 的整数倍；如果步进电机的基本步距角为A ，转一圈的步数是M ，步进电机的相数是F 则有下述关系：A=360/M由于上述机械对称原理，M 必然是相数F 的整数倍,即：M=N*F 其中N 是正整数。

跟据以上分析可以看出，基本步距角是不能取任意值的。

我们往往希望步进电机转一圈为100 步或其倍数，这在2/4 相和5 相步进电机容易做到，但对于三相步进电机其基本步距角不可能做到转一圈为100 步或200 步，但可以是300 步。

有些厂家所标的三相步进电机的步距角为1.2 度或3 度，相当每圈300 步或1 20 步，是3 的整数倍，这种标注很正常。

有些厂家所标注的三相步进电机的步距角为1.8/0.9/0.72/0.36 度，相当每圈200/400/500 /1000 步，不是3 的整数倍，所以这些厂家所标注的不是步进电机的基本步距角，而是步进驱动器每输入一个步进脉冲时步进电机的转角，或是步进电机转一圈时，步进驱动器输入的脉冲个数；其实这是步进驱动器带来的功能，厂家标注到步进电机上了；这种标注方法很容易造成迷惑，甚至有一些步进电机的销售商自己都讲不清楚，我也是看到这些标注后有了怀疑，通过分析得出的结果。

步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。

在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

步进电机的种类结构及工作原理

步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。

在此系统中，执行元件是步进机电。

它受驱动控制路线的控制，将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台挪移。

由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进机电性能的限制。

但它的结构和控制简单、容易调整，故在速度和精度要求不太高的场合具有一定的使用价值。

步进机电的分类方式不少，常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。

根据不同的分类方式，可将步进机电分为多种类型，如表5- 1 所示。

具体类型 (1)反应式：转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行(2)激磁式：定、转子均有激磁绕组(或者转子用永久磁钢)，由电磁力矩实现步进运行 (1)伺服式：输出力矩在百分之几之几至十分之几(N ·m)只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才干驱动机床工作台等较大的负载 (2)功率式：输出力矩在 5-50 N ·m 以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载(1)单定子式(2)双定子式(3)三定子式(4)多定子式(1)径向分布式：机电各相按圆周挨次罗列(2)轴向分布式：机电各相按轴向挨次罗列分类方式按力矩产生的原理按输出力矩大小按定子数按各相绕组分布目前，我国使用的步进机电多为反应式步进机电。

在反应式步进机电中，有轴向分相和径向分相两种，如表5-- 1 所述。

图5--2 是一典型的单定子、径向分相、反应式伺服步进机电的结构原理图。

它与普通机电一样，分为定子和转子两部份，其中定子又分为定子铁心和定子绕组。

定子铁心由电工钢片叠压而成，其形状如图中所示。

定子绕组是绕置在定子铁心6 个均匀分布的齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。

图5--2 所示的步进电机可构成三相控制绕组，故也称三相步进机电。

步进电机的结构和工作原理

2024/7/16
步进电机
步进电动机结构
注意：步进电机通的是直流电脉冲
步进电机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成。
定、转子铁心由软磁材料或硅钢片叠成凸极结构，定、转子磁极上均有小齿，定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕组，每两个相对的磁极为一相，组成一相控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角
转速每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
因此每分钟转过的圆周数，即转速为
n 60 f 60 f 360 s f
Z r N 360 Z r N 6
(r / min)
步距角一定时，通电状态的切换频率越高，即脉冲频率越高时，步进电动机的转速越高。脉冲频率一定时，步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数越少时，步进电动机的转速越高。
A
B'
C'
C
B
A'
（1）BB' 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针
方向转动。
（2）AA' 磁场继续对1、3齿有拉力。
所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA' 通电，
转子转了15°。
2024/7/16
步进电机
B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
A
B'
C'
C
B
A'
总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15。
2024/7/16
步进电机
A
B'

步进电机结构及工作原理-以五相步进电机为例说明

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步进电机结构及工作原理 -以五相步进电机为例说明
步进电机已被广泛地应用，但用好步进电机却非易事，需要从步进电机的基础开始学习，为将来的应用打好扎实
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环的控基制础元。件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
一、步进电机的构造（以 5相步进为例）
步进电机的构造主要采用图示的方式进行讲解：
步进电动机构造上大致分为定子与转子两部分。转子由转子 1、转子 2、永久磁钢等 3 部分构成。
而且转子朝轴方向已经磁化，转子 1 为 N 极时，转子 2 则为 S 极。
定子拥有小齿状的磁极，共有 10个，皆绕有线圈。其线圈的对角位置的磁极相互连接着，电流流通后，线圈即会被磁化成同一极性。（例如某一线圈经由电流的流通后，对角线的磁极将同化成 S 极或 N 极。）对角线的 2个磁极形成 1个相，而由于有 A相至 E相等 5个相位，因此称为 5 相步进电动机。
系统构成图示转子的外圈由 50个小齿构成，转子 1 和转子 2 的小齿于构造上互相错开 1/2 螺距。由此转子形成了100个小齿。目前已经有转子单个加工至100齿的高分辨率型，那么高分辨率型的转子就有200个小齿。因此其机械上就可以实现普通步进电机半步(普通步进电机半步需要电气细分达到)的分辨率。
电动机构造图2与转轴成垂直方向的断面图
二、步进电机的运转原理。实际上经过磁化后的转子及定子的小齿的位置关系，在此说明如下。首先解释励磁，励磁就是指电动机线圈通电时的

步进电机的工作原理

步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械位移或角度旋转的电机。

它的工作原理基于电磁学和电子学原理，通过控制电流方向和大小来驱动电机转动。

步进电机通常由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。

其中电机本体由定子和转子构成。

定子上有若干个分布均匀的定子绕组，而转子上有若干个磁极。

定子绕组通过电流控制，产生旋转磁场，而转子上的磁极则受到磁场的作用而旋转。

1.磁场原理：转子上的磁极通常由永磁体制成。

当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁极相互作用时，会产生一个磁转矩，使得转子受到力的作用而旋转。

磁转矩的大小取决于定子绕组电流的大小和转子上的磁极数目。

2.电流控制：步进电机通过控制驱动器提供的电流方向和大小，来控制电机的旋转运动。

一般来说，步进电机有两种驱动方式：双向驱动和单向驱动。

在双向驱动中，电流通过不同的绕组，可以使电机转动到正转方向或逆转方向；而在单向驱动中，电流只通过一个绕组，电机只能以一个方向旋转。

在使用步进电机进行控制时，通常通过给定输入信号的脉冲数目和频率，来控制驱动器产生相应的电流脉冲。

这些电流脉冲使得电机按照相应的步距绕组进行运动，从而实现所需的机械位移或角度旋转。

3.驱动方式：全步进驱动中，电流通过一个绕组，使得电机以一个固定的步距旋转。

全步进驱动可以使得电机转动更加平稳，但在高速运转时，会出现震动和共振的问题。

半步进驱动通过改变电流的大小，使电机旋转的步距变为原步距的一半。

半步进驱动对于控制电机的准确度更高，能够实现更细微的机械位移或角度旋转。

但半步进驱动也会增加电路的复杂性与实现的难度。

总结来说，步进电机通过控制电流的方向和大小，利用电磁学原理实现对机械装置的运动控制。

它的工作原理基于磁场原理、电流控制和驱动方式，并通过编码器、驱动器和控制器等组件实现实际的应用。

步进电机及其工作原理详细图文

360° θb =
m* Z*C
式中：m －定子相数 Z －转子齿数
1
2
A A
1
4
2
3
C －通电方式
A
C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式
C = 2 单、双相轮流通电方式
制作：张津
常用步进电机的步距角常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相
匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有
三相步进电机：
1
1B
B
1
2
2
A
A
C
B
2 B
A
C
B
B
A
C
B
1 2
1
2
1 2
30°
C
A
30°
C
B
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向：逆时针
步距角： θb = 30°
30°
A
A
A
C
C 1
B
1
1
2
C
A
C
B
2C A
C
B
2
A A
C
B
1 2
2
1
环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成。
制作：张津
环行分配器的工作原理
硬件环行分配器的基本构成是触发器。因为步进电机有
几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置
几个触发器。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用
来控制步进电机某相定子绕组的通、断电。
触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的

第三章步进电动机的控制

¤按静态步距角误差，步进电动机的精度分为两级。
2、静特性：
静特性是指在稳定状态（通电状态不变，转子保持不动的定位状态）时的特征，包括静转距、距角特性及静态稳定区。
A）静转距：电动机处于稳定状态下的电磁转距。它是绕组内电流与失调角的函数。
在稳定状态下，若无负载，转子齿与定子齿对齐，处于初始平衡状态，电磁转矩为0。若在转子加一负载转距，转子齿要偏离初始位置，转过一个角度θ，这时定转子之间产生的电磁转矩，此转矩克服负载转矩达到平衡，转子停在一个新的平衡点，这时电动机的电磁转距即为静态转矩。
初始状态
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A
B' 4 C'
31
C 2B
A'
3.1.2 步进电动机分类
反应式(磁阻式) 永磁式分类方法很多，按工作原理可分为：电磁式混合式(永磁感应式) ★反应式步进电机的转子用硅钢片叠成，其上没有励磁线圈，结构和原理简单。 ★电磁式步进电机的转子上有励磁线圈。 ★混合式步进电动机转子为永磁材料，在同样的励磁电流下，可以产生更大的转矩，效率高，电流小，发热低。
组轮流励磁，利用电磁铁原理，每来一个电脉冲，电机转动一个角度，将脉冲信号转换成角位移。
IA
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A 相通电， A 方向的磁通经转子形成闭合回路。磁力线力图走磁阻最小的路径，若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化吸引，使转、定子的齿对齐，使得通电相磁路的磁阻最小。

步进电机组成及工作原理

步进电机组成及工作原理一、步进电机的组成步进电机是一种组合式电机，它由转子、定子、感应器和控制器等几个部分组成。

1. 转子步进电机的转子通常由一些磁性材料制成，如镍、铁、钴、钢等。

转子的形状通常为圆盘形，中央有一个或多个隆起的齿形结构。

2. 定子步进电机的定子通常也由磁性材料制成，有时会添加一些绝缘材料。

定子的形状通常为环形，有一个或多个钳制定子的爪子。

定子的内部有一些线圈，并联或串联，它们与控制器相连。

3. 感应器步进电机的感应器通常是一些磁性部件，如霍尔元件、磁敏电阻等。

它们的作用是检测转子位置，向控制器反馈转子位置信息。

4. 控制器步进电机的控制器通常是一个设备，它能产生特定的电流/电压波形，驱动步进电机转动。

控制器通常由处理器、驱动电路、信号输入输出接口等几个部分组成。

二、步进电机的工作原理步进电机的工作原理是利用交替磁场和磁学相互作用产生转矩，推动转子转动。

步进电机的驱动方式有两种：全步进驱动和半步进驱动。

1.全步进驱动全步进驱动又称全步进模式，是最常用的步进电机驱动方式。

在全步进模式下，控制器将电流以一定周期分为多个步骤，每一步骤控制电流的大小和方向，产生一定的磁场，推动转子转动。

具体而言，当控制器中的电流向步进电机内部线圈流动时，就会产生一个磁场。

如果电流反向，就会产生另一个磁场。

这两种磁场会相互作用，生成一个转矩，推动转子转动。

在全步进模式下，每一步转动角度是固定的（通常为1.8度或0.9度），因此转子转动也是连续的，不会出现跳动现象。

2.半步进驱动半步进驱动是在全步进模式基础上改进得到的，也称为半步进模式。

在半步进模式下，控制器将电流分为两个步骤，第一步只控制一个电流线圈，第二步则控制两个电流线圈。

这样一来，转子转动角度就可以设置为1.8度的一半（即0.9度）。

半步进驱动可以提高步进电机的分辨率，使得步进电机更加精确。

但同时也会使得驱动电路更加复杂，成本更高。

步进电机是一种精密的电动机，具有结构简单、定位精度高等优点。

步进电机结构、原理与设计计算及选型方法

步进电机结构、原理与设计计算及选型方法一、步进电机概述：1、步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。

2、在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。

二、步进电机基本结构和工作原理：1、基本结构：2、工作原理：⑴、步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。

⑵、以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。

在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。

如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。

⑶、如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。

当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。

对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。

⑷、两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。

双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。

⑸、单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。

驱动电路设计上只需要四个电子开关。

在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。

三、负载：1、力矩负载(Tf)：Tf=G*r；G表示:负载重量；R表示:半径。

2、惯量负载(TJ)：T=J*dw/dtJ=M*(R12+R22)/2(Kg*cm)；表示M:负载质量，R1表示:外圈半径，R2表示:内圈半径，dω/dt表示:角加速度。