第六章 步进电机PPT课件
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步进电机及其工作原理 ppt课件
触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的 位移驱动信号Δx或Δy。
△A
△B
△C
QA R
CP
QA S
DA
QB R
CP
QB S
DB
QC R
CP
QC S
DC
△X
复位
环行分配器的工作原理
三相单三拍工作方式：A→B→C→A 当QA有输出ΔA，就使步进电机的A相通电， 当QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电， 当QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。
A
A
1
1
4
2
2
3
A
A
步进电机节拍运动动画
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
轴向分相 (顺轴式)
1－ 线圈 2－ 定子 3－转子
三段式（三定子）轴向分相步进电机
单段反应式步进电机
单段反应式步进电机的工作原理 —— 内部结构
A
C
B
B
C
A
反应式步进电机的内部结构横剖面示意图
单段反应式步进电机的工作原理 —— 磁场形成
A
C
N
B
C
B
S
A
A相定子绕组通电形成磁场
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向： 顺时针
△A
△B
△C
QA R
CP
QA S
DA
QB R
CP
QB S
DB
QC R
CP
QC S
DC
△X
复位
环行分配器的工作原理
三相单三拍工作方式：A→B→C→A 当QA有输出ΔA，就使步进电机的A相通电， 当QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电， 当QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。
A
A
1
1
4
2
2
3
A
A
步进电机节拍运动动画
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
轴向分相 (顺轴式)
1－ 线圈 2－ 定子 3－转子
三段式（三定子）轴向分相步进电机
单段反应式步进电机
单段反应式步进电机的工作原理 —— 内部结构
A
C
B
B
C
A
反应式步进电机的内部结构横剖面示意图
单段反应式步进电机的工作原理 —— 磁场形成
A
C
N
B
C
B
S
A
A相定子绕组通电形成磁场
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向： 顺时针
步进电动机课件ppt
驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电 路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括 晶体管、二极管、电容等 ，用于实现电流的放大和 转换。
步进电动机的常见
04
问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高，可能是由于 电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求，步 进电动机将逐渐实现定制化 生产，满足不同客户和行业 的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高，其 应用领域将进一步扩大，涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器 等智能器件集成，形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度 可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向 可以通过控制脉冲的频率和相 序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持 较好的稳定性和平滑性，不会 出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单，维护 方便，且使用寿命长，可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器 人、数控机床等领域，是实现精密控 制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动 机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机 。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动 机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器
机械电子学-第6章 步进电动机的驱动与控制
步进电动机是一种把电脉冲信号转换成直线或角位移 的控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件。步 进电动机绕组所加的电源为脉冲电压，也称之为脉冲 电动机。
认识步进电动机
功能 • 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 • 转角 ∝脉冲信号的个数； • 转速 ∝脉冲信号的频率。 • 转向取决于脉冲信号的相序
f
相
f N
通电脉冲频率 拍数
步进电动机的特点
2) 步距角
步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N:一个周期的运行拍数 Zr：转子齿数
如：Zr=40 ,
N=3 时
S
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km m:相数 k=
整步
2 双拍制
半步
步距角不受各种干扰因素的影响。
步进电动机的特点
2) 步距角
步进电动机的特点
3) 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
60f ZrN
60f 360 360Z r N
s f
6
(r / min)
步进电动机的特点
4)误差不长期积累。 5）可实现数字信号的开环控制，控制系统廉价。 6）步进电机具有自锁能力
齿距角 为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿， 齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 13 1 齿 3
A 相和 C 相差240，含240/ 9 =26 2个齿。所以， A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，3B 相、C 相不能 对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的 转子、定子相差2/3个齿（6）。
认识步进电动机
功能 • 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 • 转角 ∝脉冲信号的个数； • 转速 ∝脉冲信号的频率。 • 转向取决于脉冲信号的相序
f
相
f N
通电脉冲频率 拍数
步进电动机的特点
2) 步距角
步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N:一个周期的运行拍数 Zr：转子齿数
如：Zr=40 ,
N=3 时
S
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km m:相数 k=
整步
2 双拍制
半步
步距角不受各种干扰因素的影响。
步进电动机的特点
2) 步距角
步进电动机的特点
3) 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
60f ZrN
60f 360 360Z r N
s f
6
(r / min)
步进电动机的特点
4)误差不长期积累。 5）可实现数字信号的开环控制，控制系统廉价。 6）步进电机具有自锁能力
齿距角 为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿， 齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 13 1 齿 3
A 相和 C 相差240，含240/ 9 =26 2个齿。所以， A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，3B 相、C 相不能 对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的 转子、定子相差2/3个齿（6）。
步进电机的工作原理ppt课件
360 ZrN
如：Zr=40 ,
N:一个周期的运行拍数,即通电
状态循环一周需要改变的次数
Zr：转子齿数
N=3 时
S
360 3 403
1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
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
步进电动机结构
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
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
A
B'
C'
C
B
A'
CA通电
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转
30，即 S = 30。
以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。
步距角 步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距 角。
S
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
《步进电机》ppt课件
第六章 步进电机驱动与控制
i1
导通时，电压平衡方程为：
U/RL
U
i1 R L
L d i1 dt
E
假 设 电 机 堵 转 ， E 0, 解 方 程 得 ：
t
i1
U RL
t
(1 e )
顺时针转，步距角0.75 º，送电方式应为：(
)
逆时针转，步距角0.75 º，送电方式应为：(
)
顺时针转，步距角1.5 º，送电方式应为：
(
)或(
)
6.1.5 步进电机的主要性能目的
思索题： 三相反响式步进电机,采用三相六拍任务方式，转 子有40个齿，脉冲频率为600Hz,求
写出一个循环的通电顺序 求步距角 求步进电机的转速rpm
abcd转子每次向顺时针方向旋转90612pm型步进电机工作原理612pm型步进电机工作原理定子磁场对转子的作用力分为?与转子轴线垂直的?与转子轴线平行的如果转子转动一圈产生的磁场力矩cos是转子轴线与定子磁场水平线的夹角用图描绘将是一条磁场力矩和转子位置的正弦曲线sin失调角电磁转矩稳定区域平衡点613转子位置与转矩的关系614电机的特点及分类特点位置误差不会积累位移与输入的脉冲数量成正比具有一定精度的开环系统具有一定的自锁功能614电机的特点及分类抗干扰能力强即在负载能力范围内转角和转速不受电压大小负载波动的影响也不受环境温度冲击振动的影响仅与频率脉若用同一频率的脉冲电源控制几台步进电机可以实现多个电机的同步思考题
6.1.6 步进电机的静态特性
6.1.6 步进电机的静态特性-------矩角特性曲线
电磁转矩
平衡点
静态矩角特性曲线
失调角
一、 稳定平衡区和稳定平衡点
稳定区域
步进电机.ppt
仍能回到稳定平衡点位置（θ＝0 研究矩角特性的意义在于掌握转矩随失调角θ的变化规律，计 算最大静转矩。制定合理的控制策略和控制参数等。
1.3.2 多相通电时的矩角特性
一般来说多相通电时的矩角特性和最大静态转矩Mmax与单相通电时不
同。按照叠加原理，多相通电时的矩角特性可近似地由每相各自通电时的
矩角特性叠加而求得。先以三相步进电动机为例说明A、B两相同时通电时
-θt/2 -180度
M Mmax
0
+θ+t1/280度θe
式中负号表示电磁转矩正方向与失
调角正方向相反，可见M在±(1/2)θt 内变化了一个周期，故把θt视为2π电
弧度360º电角度）。可得
图2稳定平衡点
b
t
N
360 N
式中N为运行拍数。
矩角特性说明
矩角特性通常是针对步进电机和开关磁阻电机来说的。 当步进电机或开关磁阻电机的某相定子绕组通电之后，转子齿将
接线方式
定子磁极 转子齿
工作原理：
IA
A
定子
转子
IC
IB B
C
定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的 绕组组成一相。转子有四个齿。
1.2.1 单三拍通电方式
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A相绕组通电，B、C相 不通电。由于在磁场作用下， 转子总是力图旋转到磁阻最 小的位置，故在这种情况下， 转子必然转到左图所示位置： 1、3齿与A、A′极对齐。
1.3.1 单相通电时的矩相特性
单相通电时，只有通电相极下的定、转子齿产生转矩， 由于定、转子结构的对称性，每对定子齿与转子齿的相对位 置及所产生的转矩都是相同的，故可用一对定、转子齿的相 对位置的变化来进行讨论，电机总的转矩等于通电相极下各 定、转子齿产生的转矩之和。
1.3.2 多相通电时的矩角特性
一般来说多相通电时的矩角特性和最大静态转矩Mmax与单相通电时不
同。按照叠加原理，多相通电时的矩角特性可近似地由每相各自通电时的
矩角特性叠加而求得。先以三相步进电动机为例说明A、B两相同时通电时
-θt/2 -180度
M Mmax
0
+θ+t1/280度θe
式中负号表示电磁转矩正方向与失
调角正方向相反，可见M在±(1/2)θt 内变化了一个周期，故把θt视为2π电
弧度360º电角度）。可得
图2稳定平衡点
b
t
N
360 N
式中N为运行拍数。
矩角特性说明
矩角特性通常是针对步进电机和开关磁阻电机来说的。 当步进电机或开关磁阻电机的某相定子绕组通电之后，转子齿将
接线方式
定子磁极 转子齿
工作原理：
IA
A
定子
转子
IC
IB B
C
定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的 绕组组成一相。转子有四个齿。
1.2.1 单三拍通电方式
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A相绕组通电，B、C相 不通电。由于在磁场作用下， 转子总是力图旋转到磁阻最 小的位置，故在这种情况下， 转子必然转到左图所示位置： 1、3齿与A、A′极对齐。
1.3.1 单相通电时的矩相特性
单相通电时，只有通电相极下的定、转子齿产生转矩， 由于定、转子结构的对称性，每对定子齿与转子齿的相对位 置及所产生的转矩都是相同的，故可用一对定、转子齿的相 对位置的变化来进行讨论，电机总的转矩等于通电相极下各 定、转子齿产生的转矩之和。
步进电机及其工作原理PPT
转子旋转方向： 顺时针
步距角： θb=15°
A
15° A
A
15° 2
1
C
C
1B
4
4 2
3
C
3
C
1
4
2
3
A
A
A
C
B
15°
A
15°
C
B
C
B
1 2
4
3
1 2
4 3
1
4
2
3
B
C
B
B A
制作：张津
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过
的角度称步距角。
A
♠ 转子齿数越多，步距角θ b 越小
1
♠ 定子相数越多，步距角θ b 越小 ♠ 通电方式的节拍越多，步距角 θ b 越小
B
1
2
2
A
A
C
B
2
B A
C
B
B
A
C
B
1 2
1
2
1 2
30°
30°
C A
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
C
A
C
B
2C A
C
B
2
A A
C
B
2
2
1 2
1 2
1
B
步进电机课件-精PPT41页
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
ห้องสมุดไป่ตู้31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——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
步进电机课件-精
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
ห้องสมุดไป่ตู้31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——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
步进电机课件-精
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
步进电机(计算)课件
混合驱动技术在步进电机中的应用
总结词
混合驱动技术的应用将拓宽步进电机的应用 领域，满足不同场景下的需求。
详细描述
混合驱动技术结合了传统驱动方式和新型驱 动方式的优势，能够实现更高效、更稳定的 运行。例如，采用永磁同步电机和步进电机 的混合驱动方式，可以实现高速、高精度的 定位控制，满足高动态性能的应用需求。此 外，混合驱动技术还可以实现电机的可逆控 制，提高电机的能源利用效率。
加工精度高
步进电机能够实现高精度的加工， 提高数控机床的加工质量和效率。
易于编程和控制
步进电机可以通过数控系统进行编 程和控制，实现自动化加工。
步进电机在智能家居领域的应用
门窗控制
步进电机用于智能家居的门窗控 制，实现门窗的自动开关和调节。
节能环保
步进电机能够实现智能家居的节 能控制，降低能源消耗和减少环
控制参数调整
通过调整控制参数，可以 实现对步进电机运行状态 的精确控制，提高电机的 性能和响应速度。
步进电机的优化设计计算
优化设计计算
结构优化
涉及步进电机结构、材料和制造工艺的优 化设计。通过对这些方面的计算和分析， 可以提高步进电机的性能和可靠性。
通过对电机结构的分析和优化，可以减小 电机的体积、重量和制造成本，提高电机 的刚度和强度。
2023
步进电机(计算)课件
REPORTING
• 步进电机简介 • 步进电机的数学模型 • 步进电机的计算方法 • 步进电机应用案例分析 • 步进电机的发展趋势与展望
2023
PART 01
步进电机简介
REPORTING
步进电机的定义与工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制电机。
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(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
以反应式为例说明步进电机的结构和原理
反应式步进电机
1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。
应用最广。
A
B' C'
B C
A'
三相反应式步进电机剖面图
永磁式步进电机
2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿，步距角
较大，力矩较大。
定子磁极
定子
A
控制绕组
B
永磁转子
N
S
S
N
永磁式步进电机剖面图
越少时，步进电动机的转速越高。
矩角特性
+Ua
ia
定子
d 0
z0
转子
T
Tj max o
2
Tem ATjm axsine
2
e
d 0
e 0 T 0
z0 e 0
T 0
e 0
T 0
e
T 0
矩角特性曲线族
T
A
B
C
o
3
3
2
3
Tem ATjm axsine
e
TemBTjmaxsin(e2 3)
一、三相单三拍
（1）三相绕组联接方式：Y 型 （2）三相绕组中的通电顺序为：
A相B相C相
通电顺序也可以为： A 相 C 相 B 相
（3）工作过程
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。 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，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁
三相单三拍的特点：
（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
步距角，用S表示。
（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序， 改变通电顺序即可改变转向。
二、三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。
工作过程：
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
= 360/mzk 式中m相m拍时，k=1；m相2m拍时，k=2。 对于图6-1所示的单定子、径向分相、反应式步进电动机，当它以三相三拍通电 方式工作时，其步距角为=360/3×4×1=30 若按三相六拍通电方式工作，则步距角为=360/3×4×2=15
步距角：常见的步距角0.60/1.20 , 0.750/1.50 , 0.90/1.80 ,10/20, 1.50/30 等。
混合式步进电机
3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁式优点： 转矩大、动态性能好、步距角小。
定子
B
A
定子绕组
NS NS
转子
永磁体
B'
A'
混合式步进电机
B
A
S
N
N
S
B'
A'
混合式步进电机A－A‘， B－B’剖面
步进电动机结构
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
A、B相同时通电
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°。
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。
步进电机
步进电机
是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移 的执行元件，也称脉冲电动机。
施加一个电脉冲后，其转轴转过一个角度 称为步距角。
步进电动机的工作原理与特点
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。
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
n6f06f036 0 s f
ZrN 36 Zr0 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
阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产
生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、
定子的齿对齐停止转动。
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。
A
B'
C'
C
B
A'
B相通电，转子2、4齿 和B相轴线对齐，相对 A相通电位置转30；
A
B'
C'
C
B
A'
C相通电再转30
这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相 单三拍。
步距角
步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N=mk:一个周期的运行拍数,即 通电状态循环一周需要改变的
次数 m:定子相数 k:通电系数 Zr：转子齿数 1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
如：Zr=40 ,
N=3
时
S
360 3 403
转速
每输入一个脉冲，电机转过
三、三相双三拍
三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
A
B'
C'
C
B
A'
CA通电
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转
30，即 S = 30。
以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。
钢片叠成凸极结构，定、转子有六个磁极,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
注意：步进电机通的 是直流电脉冲.
t
360 Zr
夹角称为齿距角
工作方式
步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单 双六拍、三相双三拍等。
TemCTjmaxsin(e2 3)
三相反应式步进电机矩角特性曲线族
步进电机特点
（1）步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的 角度，即步距角； （2）改变步进电动机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变； （3）步进电动机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快， 即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高； （4）步进电动机步距角与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关， 可用下式表示：
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
以反应式为例说明步进电机的结构和原理
反应式步进电机
1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。
应用最广。
A
B' C'
B C
A'
三相反应式步进电机剖面图
永磁式步进电机
2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿，步距角
较大，力矩较大。
定子磁极
定子
A
控制绕组
B
永磁转子
N
S
S
N
永磁式步进电机剖面图
越少时，步进电动机的转速越高。
矩角特性
+Ua
ia
定子
d 0
z0
转子
T
Tj max o
2
Tem ATjm axsine
2
e
d 0
e 0 T 0
z0 e 0
T 0
e 0
T 0
e
T 0
矩角特性曲线族
T
A
B
C
o
3
3
2
3
Tem ATjm axsine
e
TemBTjmaxsin(e2 3)
一、三相单三拍
（1）三相绕组联接方式：Y 型 （2）三相绕组中的通电顺序为：
A相B相C相
通电顺序也可以为： A 相 C 相 B 相
（3）工作过程
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。 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，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁
三相单三拍的特点：
（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
步距角，用S表示。
（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序， 改变通电顺序即可改变转向。
二、三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。
工作过程：
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
= 360/mzk 式中m相m拍时，k=1；m相2m拍时，k=2。 对于图6-1所示的单定子、径向分相、反应式步进电动机，当它以三相三拍通电 方式工作时，其步距角为=360/3×4×1=30 若按三相六拍通电方式工作，则步距角为=360/3×4×2=15
步距角：常见的步距角0.60/1.20 , 0.750/1.50 , 0.90/1.80 ,10/20, 1.50/30 等。
混合式步进电机
3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁式优点： 转矩大、动态性能好、步距角小。
定子
B
A
定子绕组
NS NS
转子
永磁体
B'
A'
混合式步进电机
B
A
S
N
N
S
B'
A'
混合式步进电机A－A‘， B－B’剖面
步进电动机结构
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
A、B相同时通电
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°。
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。
步进电机
步进电机
是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移 的执行元件，也称脉冲电动机。
施加一个电脉冲后，其转轴转过一个角度 称为步距角。
步进电动机的工作原理与特点
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。
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
n6f06f036 0 s f
ZrN 36 Zr0 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
阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产
生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、
定子的齿对齐停止转动。
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。
A
B'
C'
C
B
A'
B相通电，转子2、4齿 和B相轴线对齐，相对 A相通电位置转30；
A
B'
C'
C
B
A'
C相通电再转30
这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相 单三拍。
步距角
步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N=mk:一个周期的运行拍数,即 通电状态循环一周需要改变的
次数 m:定子相数 k:通电系数 Zr：转子齿数 1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
如：Zr=40 ,
N=3
时
S
360 3 403
转速
每输入一个脉冲，电机转过
三、三相双三拍
三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
A
B'
C'
C
B
A'
CA通电
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转
30，即 S = 30。
以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。
钢片叠成凸极结构，定、转子有六个磁极,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
注意：步进电机通的 是直流电脉冲.
t
360 Zr
夹角称为齿距角
工作方式
步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单 双六拍、三相双三拍等。
TemCTjmaxsin(e2 3)
三相反应式步进电机矩角特性曲线族
步进电机特点
（1）步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的 角度，即步距角； （2）改变步进电动机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变； （3）步进电动机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快， 即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高； （4）步进电动机步距角与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关， 可用下式表示：