第五章 控制电动机

B相通电时，定子B极轴线使最靠近的转子齿2、4的轴线向其对齐， 转子在空间顺时针旋转了30度。
C相通电时，定子C极轴线使最靠近的转子齿1、3的轴线向其对齐， 转子在空间顺时针旋转了30度。
通电顺序为A—B--Ｃ--Ａ，
转子齿与齿的角度称齿距角，4个齿，一个齿距角为90度
转子每步转过的角度称为步距角，一个步距角为30度
同理，当由AB两相通电变为只有B相通电时，A相电流 也不是突然一次下降为零，而是先降到额定值的二分之一， 转子将不是停在位置B而是停在位置III，这就将精度提高了 一倍。分级越多，精度越高。
5、步距角的细分
单相或双相通电时，称为整步运行；整步又称自然步。 单、双相通电时，称为半步运行。 整步或半步运行时，因单步增量都比较大，而运行振动直接与 步增量有关。
Z—转子齿数 m—定子相数
齿距 拍数
360 Z拍数
360 KmZ
K —通电系数，当拍数等于相数时取1，否则取2 实用步进电机的步距角多为3和1.5 。为了获得小步距角， 电机的定子、转子都做成多齿的。
绕组按着一定顺序不断地轮流通电时，步进电动机就持续不断
地旋转。如果电脉冲的频率为f(HZ)，步距角用弧度表示，则步
位置 A相绕组额定电流、B相绕组1/2额
定电流：转子停在位置Ⅱ，转角150 A相绕组额定电流、B相绕组额定
电流时：转子停在位置Ⅰ ，转角150 A相绕组1/2额定电流、B相绕组额
定电流：转子停在位置Ⅲ ，转角150 B相绕组额定电流：转子停在位置
B-B，转角150
六、步进电动机的主要特性
1. 矩角特性 矩角特性指电磁转矩与 偏转角的关系
第五章 控制电动机
5.1 步进电动机 5.2 直流伺服电动机 5.3 交流伺服电动机 5.4 力矩电动机 5.5 直线电动机
1、步进电动机 定义：将电脉冲信号转换为相应角位移或直线位移的机电执行元件。 输入一个电脉冲信号，转子转动一个固定的角度，脉冲一个接一个 输入，转子就一步一步转动。 角位移量：与输入电脉冲的个数成正比。 旋转速度：与输入电脉冲的频率成正比。 旋转方向：由定子绕组的通电方式决定。
结论： 通电顺序改为A－Ｃ－Ｂ－
Ａ，时，转子按逆时针方向一步 一步转动。
改变通电顺序即改变转子旋转方向。
4.步进电动机的通电方式
单：每次只有一相绕组通电。双：每次有两相绕组通电。 一拍：绕组每改变一次通电状态。 相：定子绕组的个数。
a.单相轮流通电方式(三相单三拍)：指对每相绕组单独轮流通电。 正转：A－B－Ｃ－Ａ 反转：A－Ｃ－Ｂ－Ａ
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电，转子1、3
齿与A、A' 对齐。
A、B相同时通电，A、A' 磁极拉 住1、3齿，B、B' 磁极拉住2、4齿，
转子转过15，到达左图所示位置。
A
B'
C'
A
B'
C'
C
B
A'
C
B
A'
B 相通电，转子2、4齿与B、
B、C相同时通电，C' 、C 磁
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
CA通电
与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分 为三拍。每拍转子转过30 (步距角)，一个通电循环周期(3拍) 转子转过90(齿距角)。称三相双三拍方式
由一个通电状态改变到下一个通电状态时，转子所转过 的角度称为步距角。步距角计算公式：
进电动机的转速为：
n
f
6Baidu Nhomakorabea
2
KmZ
f
60
60
f
2
2
KmZ
三、 步距角细分
基本思想是：在每次输入脉冲切换时，只改变相应绕组中 额定电流的一部分，步进电动机转子的每步运动也只有步距角 的一部分。即绕组电流不是方波，而是阶梯波，额定电流是台 阶式的投入或切除；电流分成多少个台阶，这样将一个步距角 细分成若干个步的驱动称为细分驱动，有时也叫“微步距控制 “基。本原理：
b.单双相轮流通电方式(三相单双六拍)： 正转：A-AB-B-BC-C-CA-A 反转：A-CA-C-BC-B-AB-A
c.双相轮流通电方式(三相双三拍)：
正转：AB-BC-CA-AB
反转：AC-CA-BC-AC
按三相单双六拍AAB B BC C CA的顺序给三 相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。
细分的目的就是将自然步进行细分，得到微步距，以得到较好 的运行性能。
不细分时 A相绕组通电：转子停在
A-A位置 A、B相绕组通电：转子
停在位置Ⅰ，转角300 B相绕组通电：转子停在
B-B位置 ，转角300
这就是4细分，即一 步分成4步。目前常 用细分系数有2、4、 8、16、32、64
细分时： A相绕组额定电流：转子停在A-A
以三相单双六拍步进电动机为例，当步进 电动机A相通电时，转子停在位置A，当由A 相通电转为AB两相通电时，转子转过30度， 停在A与B之间的位置I。
若由A相通电转为AB两相绕组通电过程中， B相绕组中的电流不是由零一次上升到额定值， 而是先达到额定值的二分之一。
由于转矩与流过绕组的电流成线性关系，转子将不是顺 时针转过30度，而是转过15度，停在位置II。
B´ 对齐,又转过15。
极拉住1、3齿，B、B' 磁极拉住2、
4齿，转子再转过15。
AAB B BC C CA，每个循环周期分为六拍。每拍转 子转过15（步距角），一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。
若按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有 两相绕组同时通电。
A
B'
C'
绕组通电后，由于励磁磁通总是沿磁阻最 小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使 转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时， 因转子只受径向力而无切向力，故转矩为零， 转子被锁定在这个位置上。
错齿是促使步进电机旋转的根本原因。
A相通电，B、C相不通电，转子齿1、3的轴线向定子A极轴线对齐， 转子只受径向力，无切向力，转矩为0，被锁定在这个位置。
2、步进电动机结构 定子：由硅钢片叠成的定子铁芯和装在其上的多个绕组组成， 定子绕组的个数称为相数。 转子：由硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸级结构，凸级个数称为 齿数。 反应式步进电动机：转子没有励磁绕组。 永磁式步进电动机：用永久磁铁做转子。
3、步进电动机的工作原理 给某相绕组通电前，转子在
转子齿偏离定子齿一个角度的位 置。