步进电机结构及工作原理
步进电动机的结构组成步进电机组成定子转子
４、旋转方向的控制
电动机旋转方向和内部绕组的通电顺序有关 以三相步进电动机为例（单三拍）： 正向旋转通电顺序：A—B—C—A 反向旋转通电顺序：A—C—B—A
旋转方向的控制
【项目实施】
1、项目实施计划表； 2、拆装步进电机； ３、系统综合调试原始记录； ４、项目报告； ５、自评成绩；
步距角——绕组每通电一次（即运行一拍），转 子就走一步，即转过一定的角度。
磁阻式步进电机的步距角用公式表示： QS=360°/NZr （N=MCC ）
四、控制方式
1、目的
当定子绕组按一定顺序轮流通电时，转子就沿 一定方向一步步转动。因此步进电动机绕组是按 一定通电方式工作的，为实现该种轮流通电，要 将控制脉冲按规定的通电方式分配到电动机的每 相绕组。
2、典型的步进电机控制系统的组成
步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲， 以控制步进电动机，并能进行正反转控制 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 冲放大，以驱动步进电动机转动
典型的步进电机控制系统的组成
３、脉冲序列的生成
脉冲用周期、脉冲 高度、接通和断开电 源的时间来表示
单片机控制步进电机 步进实际是用单片机产 生一系列脉冲
电
磁极和绕组
机 转子 ——用硅钢片叠
组
成或 用软磁性
成
材料做成凸极结
构
二、步进电动机的种类：
励磁式——转子有绕组 反应式——转子无绕组 混合式（永磁感应子式）——转子无绕组有磁钢
三、工作原理
１、齿距：
设转子的齿数是Z， 则齿距为τ=360°/Z
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。
第九章-步进电动机传动控制系统
是电机作单步运动
所能带动的极限负载，也称为极限启动转矩。实际电机所 带的负载转矩TL必须小于极限启动转矩才能运行，即电机 所带负载的阻转矩 TL＜
Tst
步距角减少可使相邻矩角特性位移减少， 就可提高极限
启动转矩Tst，增大电机的负载能力。三相六拍时，矩角特
性幅值不变，而步距角小了一半，故极限启动转矩。
(b) (c) 图 三相六拍运行 (a) A相通电； (b) A、 B相通电；(c) B相通电 第8 页
(a)
③三相双三拍运行
通电方式AB→BC→CA→AB‥，一拍转过30 °。
9
步进电动机的结构
10
转子齿数 齿距角
z表示.
转子相邻两齿间的夹角，用θ z 表示。 z 拍和步距角
Tst 时，A相通电时，转子处于a”点；改由B相通电 情况2：负载转矩 TL
时，转子不能前进。
图9.6 最大负载能力的确定
25
•最大负载转矩（起动转矩）
步进电动机在步进运行时所能带动的最大负载，可由相邻
Tst
两条矩角特性交点所对应的电磁转矩
相邻矩角特性的交点所对应的转矩
Tst
来确定。
T A T sm sin e
则B通电时，距角特性为
T B T sm sin( e 120 )
图 A相、B相定子齿相对转子齿的位置
21
当A、B两相同时通电时合成矩角特性应为
T A B T A T B T sm sin e T sm sin( e 120 ) T sm sin( e 60 )
使各相电流平衡。
VD2及Rf2作用是构成续流电路。
这种电源效率较高，起动和运行频 率也比单一电压型电源要高。
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。
双绕组式步进电机
双绕组式步进电机是一种常见的步进电机类型，其结构特点和工作原理使得它在许多应用中具有独特的优势。
下面我们将从结构和工作原理两个方面来介绍双绕组式步进电机，并对其应用和优缺点进行简要分析。
一、结构和工作原理双绕组式步进电机通常由两个相互独立的绕组组成，每个绕组都通过一个独立的线圈来驱动。
这种结构使得电机能够独立控制两个方向上的运动，从而实现了正反转切换和快速定位等功能。
电机的工作原理是基于通电后的磁场变化，即通过改变电流的方向来控制磁场的方向，从而驱动电机旋转。
具体来说，当给定一个旋转磁场时，转子就会在定子磁场的作用下产生相应的运动。
在这个过程中，通过改变电流的方向可以控制磁场的方向，从而实现步进电机的步进运动。
二、应用双绕组式步进电机在许多领域都有应用，例如数控机床、自动化生产线、机器人、医疗设备等。
在数控机床中，步进电机可以用于驱动刀具和工件的定位和移动，从而实现精确的加工。
在自动化生产线中，步进电机可以用于控制生产线的自动化程度和生产速度，从而提高生产效率。
在机器人领域，步进电机可以用于控制机器人的运动和转向，从而实现灵活的运动和精确的控制。
三、优缺点优点：1. 精度高：由于步进电机可以通过控制电流的方向来实现精确的定位和运动，因此在需要高精度控制的应用中具有优势。
2. 速度快：由于步进电机没有接触部件，因此摩擦阻力较小，可以快速地移动和定位。
3. 可靠性强：步进电机通常具有较高的稳定性和可靠性，不易受到温度、湿度等环境因素的影响。
缺点：1. 功耗较大：由于步进电机需要保持持续的磁场强度，因此通常需要较大的电流来驱动，从而导致较高的功耗。
2. 成本较高：相对于直流电机和交流电机，步进电机的生产成本较高，因此在一些对成本敏感的应用中可能不太适用。
3. 适用范围有限：虽然双绕组式步进电机在许多领域都有应用，但并不是所有的应用都需要高精度、快速响应和稳定性等特性，因此需要根据具体应用选择合适的电机类型。
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。
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
步进电机的结构
步进电机是一种电动机，它的结构由定子、转子、导线、磁极和轴承等部件组成。
定子是步进电机的不动部分，通常由铁芯和线圈组成。
铁芯主要起到传导磁力线的作用，线圈则是通过在其中通以电流来产生磁场。
转子是步进电机的旋转部分，通常由磁性材料制成。
转子的磁性材料有两种：一种是永磁体，另一种是软磁体。
永磁体的磁场是永久的，而软磁体则需要通过外部的磁场来激励。
导线是连接定子线圈和外部电源的部件，它们的数量和连接方式决定了电机的匹配方式和工作方式。
磁极是步进电机的关键部件之一，它们是定子和转子之间的接口，通过它们，定子的电流可以产生旋转力矩，从而将转子旋转。
轴承是支撑转子的部件，主要起到支撑和减少磨损的作用。
总的来说，步进电机的结构复杂，但是其优点在于精度高、稳定性好，广泛应用于各种自动化设备中。
- 1 -。
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
步进电机及其工作原理详细图文
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
5相步进电机工作原理
5相步进电机工作原理
步进电机是一种特殊的直流电机，它通过精确控制电流的大小和方向来实现旋转运动。
步进电机的工作原理可以简单描述如下：
1. 基本结构：步进电机由一个旋转部件（转子）和一个静止部件（定子）组成。
定子上有几对电磁线圈，每对线圈被称为一个相位，其中每个相位有两个线圈，分别用于正向和反向驱动。
转子上则有一个或多个磁极，根据磁极的排列方式，可以分为单极步进电机和多极步进电机。
2. 化简模型：在简化理论模型中，步进电机可以看作一个多位置开关，即转子的每个磁极在不同的位置连接或断开不同的线圈，从而实现逐步的旋转。
3. 控制信号：要使步进电机旋转，需要通过控制信号来驱动不同的相位。
常见的驱动方式包括全步进驱动和半步进驱动。
全步进驱动是每次只激活一个相位，使电机转动一个固定的步距角；而半步进驱动是在每个步距角之间，通过激活两个相位中的一个或两个线圈，从而实现更小的步距角。
4. 电路控制：步进电机的控制电路通常采用驱动器来完成，驱动器内部包含了逻辑电路、功率电路和保护电路。
逻辑电路负责接收控制信号并产生相应的电流控制信号，功率电路则将控制信号转化为适当的电流并提供给电机驱动，保护电路则用于检测电机工作状态并进行过流、过热等保护。
5. 应用领域：步进电机通常应用于对转动精度要求较高的场合，例如精密仪器、医疗设备、自动化机械等。
其优点包括精确控制、可编程性强、与数字化系统的接口方便等。
第三章步进电动机的控制
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。
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三相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。
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
13.7 步进电动机 （3）工作过程
A B' 1 C'
42
C 3B
A'
A相通电
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，使转子的位置 力图使通电相磁路的磁阻最小， 使转、定子的齿对齐停止转动。
(如：三相单三拍、四相双四拍) 状态数=相数的两倍——双拍制分配方式
(如：三相六拍、四相八拍)
f
相
f N
通电脉冲频率 拍数
13.7 步进电动机
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
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。
正转： A相B相C相
反转： A 相 C 相 B 相
13.7 步进电动机
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'
由单片机实现脉冲发生器+脉冲分配器的功能
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
13.7 步进电动机 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°。
13.7 步进电动机 B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
3）能最大限度地抑制步进电动机的振荡； 4）工作可靠，抗干扰能力强； 5）成本低、效率高、安装和维护方便。
13.7 步进电动机
2、驱动控制器的组成
指令 脉冲发生器
脉冲分配器
电源 功率放大器
步进 电动机
步进电动机的驱动电源主要由脉冲发生器、脉冲 分配器和脉冲放大器（也称功率放大器）三部分 组成。
13.7 步进电动机
13.7 步进电动机
转子的齿距等于360/ 40=9 ，齿宽、齿槽各4.5 。 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。
13.7 步进电动机 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
步距角较大，力矩较大 3）感应子式(混合式)：
转子为永磁式、两段，开小齿，转矩大、动态性能好、步距 角小，但结构复杂，成本较高。
以反应式为例说明步进电机的结构和工作原理
13.7 步进电动机
13.7.1 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。 以三相为例其定子和转子上分别有六个、四个磁极 。
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。
13.7 步进电动机
A
B'
C'
C
B
A'
B相通电
A
B'
C'
C
B
A'
C相通电
13.7 步进电动机
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。
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
每通入一个电脉冲，转子也是
转30，即 S = 30。
CA通电
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。
13.7 步进电动机
小步距角的步进电动机
实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5 度，步距角越小，机加工的精度越高。
为产生小步距角，定、转子都做成多齿的， 图中转子40个齿，定子仍是 6个磁极，但每个磁 极上也有五个齿。
第13章 特种电机
13.7 步进电动机
步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制 电机，常作为数字控制系统中的执行元件。
13.7 步进电动机
步进电动机的种类
通常按励磁方式分为三大类：
1）反应式： 转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小齿、步距角小。
2）永磁式： 转子为永磁材料，转子的极数=每相定子极数，不开小齿，
脉冲发生器 脉冲发生器是一个脉冲频率在几赫到几十千赫内可连 续变化的脉冲信号发生器。最常见的有多谐振荡器和 单结晶体管构成的张弛振荡器两种。
脉冲分配器
脉冲分配器根据指令把脉冲按一定的逻辑关系加到各 相绕组的功率放大器上，使电机按一定方式运行，实 现正、反转和定位。
传统电路：门电路+触发器组成
集成电路：如CH205(CMOS)三相六拍脉冲分配器 趋势：单片机控制步进电机
若工作方式改为三相六拍，则每通一个电脉冲， 转子只转 1.5 。
步进电机的转动方向仍由相序决定。
13.7 步进电动机
步进电机的特点
1）步进电机工作时，每相绕组由专门的驱动电源通 过“环形分配器”按一定规律轮流通电。
步进电机轮流通电方式——分配方式 每一次循环所包含的通电状态数——拍数 状态数=相数——单拍制分配方式
ห้องสมุดไป่ตู้
定子绕组 转子
定子
步进电动机结构简图
13.7 步进电动机
步进电机内部结构
13.7 步进电动机
A IA
转子
定子
IC
IB B
C
定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组 成一相。
注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进 机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的联接和组数的区别。
13.7 步进电动机
Zr N 360Zr N 6
4)步进电机具有自锁能力
(r / min)
当控制脉冲停止输入、而使最后一个脉冲控制的绕 组继续通电时，电机可以保持在固定位置。
13.7 步进电动机
步进电动机驱动控制器的构成
1、对驱动电源的基本要求
1）驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都 满足步进电动机的需要；
2）要满足步进电动机的起动频率和运行频率的 要求；
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3，B 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）。
13.7 步进电动机 （2）A 相断电、B 相通电后，转子只需转过1/3个 齿（3），使 B 相转子、定子对齐。 同理，C 相通电再转3 ……
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
13.7 步进电动机
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 60 f 60 f 360 s f
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。
13.7 步进电动机
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
13.7 步进电动机
A
B'
C'
C
B
A'
工作方式为三相双三拍时，