一、步进电机ppt
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步进电机
N=km，m为步进电机的绕组相数，k=1或2。
转角：由脉冲数控制 转速：由脉冲频率控制
转向：由方向信号确定
步进电机的分类
可变磁阻式（VR型）:转子以软铁加工成齿状，
当定子线圈不加激磁电压时，保持转矩为零，故 其转子惯性小、响应性佳，但其容许负荷惯性并 不大。其步进角通常为15°。 永久磁铁式（PM型）：转子由永久磁铁构成， 其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。 依转子材质区分，其步进角有45°、90°及 7.5°、11.25°、15°、18°等几种。 混合式（HB型）：转子由轴向磁化的磁铁制成， 磁极做成复极的形式，兼采可变磁阻式步进电机 及永久磁铁式步进电机的优点，精确度高、转矩 大、步进角度小。混合式步进电机随着相数（通 电绕组数）的增加，步进角减小，精度提高，这 种步进电机的应用最为广泛。
步进电机减速器
减速器是一种动力传达 机构，利用齿轮的速度 转换器，将电机的回转 数减速到所要的回转数， 并得到较大转矩的机构。 减速机具有减速及增加 转矩功能，用于低转速 大扭矩的传动设备。 原理：轴上的齿数少的 齿轮啮合输出轴上的大 齿轮来达到减速的目的。
手动脉冲发生器 （码盘）
不需要驱动器，直接接步进电机，多用于手动控制数控 机床的面板。
4．动作灵敏：步进电机因为加速性能优越，所以可做 到瞬时起动、停止、正反转之快速、频繁的定位动作。 5．开回路控制、不必依赖传感器定位：步进电机的控 制系统构成简单，不需要速度感应器及位置传感器就 能以输入的脉波做速度及位置的控制。也因其属开回 路控制，故最适合于短距离、高频度、高精度之定位 控制的场合下使用。 6．中低速时具备高转矩：步进电机在中低速时具有较 大的转矩，故能够较同级伺服电机提供更大的扭力输 出。 7．高信赖性：使用步进电机装置与使用离合器、减速 机及极限开关等其它装置相较，步进电机的故障及误 动作少，所以在检查及保养时也较简单容易。 8．小型、高功率：步进电机体积小、扭力大，尽管于 狭窄的空间内，仍可顺利做安装，并提供高转矩输出。
转角：由脉冲数控制 转速：由脉冲频率控制
转向：由方向信号确定
步进电机的分类
可变磁阻式（VR型）:转子以软铁加工成齿状，
当定子线圈不加激磁电压时，保持转矩为零，故 其转子惯性小、响应性佳，但其容许负荷惯性并 不大。其步进角通常为15°。 永久磁铁式（PM型）：转子由永久磁铁构成， 其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。 依转子材质区分，其步进角有45°、90°及 7.5°、11.25°、15°、18°等几种。 混合式（HB型）：转子由轴向磁化的磁铁制成， 磁极做成复极的形式，兼采可变磁阻式步进电机 及永久磁铁式步进电机的优点，精确度高、转矩 大、步进角度小。混合式步进电机随着相数（通 电绕组数）的增加，步进角减小，精度提高，这 种步进电机的应用最为广泛。
步进电机减速器
减速器是一种动力传达 机构，利用齿轮的速度 转换器，将电机的回转 数减速到所要的回转数， 并得到较大转矩的机构。 减速机具有减速及增加 转矩功能，用于低转速 大扭矩的传动设备。 原理：轴上的齿数少的 齿轮啮合输出轴上的大 齿轮来达到减速的目的。
手动脉冲发生器 （码盘）
不需要驱动器，直接接步进电机，多用于手动控制数控 机床的面板。
4．动作灵敏：步进电机因为加速性能优越，所以可做 到瞬时起动、停止、正反转之快速、频繁的定位动作。 5．开回路控制、不必依赖传感器定位：步进电机的控 制系统构成简单，不需要速度感应器及位置传感器就 能以输入的脉波做速度及位置的控制。也因其属开回 路控制，故最适合于短距离、高频度、高精度之定位 控制的场合下使用。 6．中低速时具备高转矩：步进电机在中低速时具有较 大的转矩，故能够较同级伺服电机提供更大的扭力输 出。 7．高信赖性：使用步进电机装置与使用离合器、减速 机及极限开关等其它装置相较，步进电机的故障及误 动作少，所以在检查及保养时也较简单容易。 8．小型、高功率：步进电机体积小、扭力大，尽管于 狭窄的空间内，仍可顺利做安装，并提供高转矩输出。
步进电机与伺服电区别幻灯片PPT
步进电机与伺服电区别幻 灯片PPT
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控制原理区别1
1.伺服电机将电压信号转换为转矩和转速。 伺服电机的作用是驱动控制对象，被控制 对象的转矩和转速受信号电压控制，信号 电压的大小和极性改变时，电机的转速和 方向也跟着变化。
2 选择步进电机还是伺服电机系统？
3 何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有
何区别？
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机本钱低，构造简单，启动转矩大， 调速范围宽，控制容易，需要维护，但维 护方便〔换碳刷〕，产生电磁干扰，对环 境有要求。因此它可以用于对本钱敏感的 普通工业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应 快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳 定。控制复杂，容易实现智能化，其电子 换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换
2.无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速 度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂, 容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以 方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率
使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点
使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点？ 由于定子和转子之间没有机械连接,所以消除了背隙、磨损、卡死问题,运动更加平滑。 突出了更高精度、高速度、高加速度响应快、运动平滑、控制精度高、可靠性好体积 紧பைடு நூலகம்、外形高度低、长寿命、免维护等特点。
步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗？
不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机的转定子间的间 隙无法保证。磁钢材料的性能被破坏，甚至造成失磁，电机力矩大大下降。
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控制原理区别1
1.伺服电机将电压信号转换为转矩和转速。 伺服电机的作用是驱动控制对象，被控制 对象的转矩和转速受信号电压控制，信号 电压的大小和极性改变时，电机的转速和 方向也跟着变化。
2 选择步进电机还是伺服电机系统？
3 何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有
何区别？
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机本钱低，构造简单，启动转矩大， 调速范围宽，控制容易，需要维护，但维 护方便〔换碳刷〕，产生电磁干扰，对环 境有要求。因此它可以用于对本钱敏感的 普通工业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应 快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳 定。控制复杂，容易实现智能化，其电子 换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换
2.无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速 度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂, 容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以 方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率
使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点
使用直线电机比滚珠丝杆的线性电机有何优点？ 由于定子和转子之间没有机械连接,所以消除了背隙、磨损、卡死问题,运动更加平滑。 突出了更高精度、高速度、高加速度响应快、运动平滑、控制精度高、可靠性好体积 紧பைடு நூலகம்、外形高度低、长寿命、免维护等特点。
步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗？
不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机的转定子间的间 隙无法保证。磁钢材料的性能被破坏，甚至造成失磁，电机力矩大大下降。
步进电机及其工作原理1ppt课件
360°
θb = m* Z*C
式中：m －定子相数
2
A A
1
4
2
Z － 转子齿数
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. 脉冲混合电路 将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合
为正向或负向脉冲进给信号 2. 加减脉冲分配电路
将同时存在正向或负向脉冲合成为单一方向的进给脉冲
制作：张津
步进电机的驱动控制
3. 加减速电路 将单一方向的进给脉冲调整为符合步进电机加减速特性
的脉冲，频率的变化要平稳，加减速具有一定的时间常数。 4. 环形分配器
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A→AB→B→BC→C→CA→A 逆时针轮回 A→AC→C→CB→B→BA→A
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→B→C→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
A
A
1
B
1 2
2
B
A
A
C
B
1 2
1 2
C A 60°
2 B
A
A
C
B
60° 1 2
1 2
60°
B
C
B
A
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→AB→B→BC→C→CA→A
θb = m* Z*C
式中：m －定子相数
2
A A
1
4
2
Z － 转子齿数
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. 脉冲混合电路 将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合
为正向或负向脉冲进给信号 2. 加减脉冲分配电路
将同时存在正向或负向脉冲合成为单一方向的进给脉冲
制作：张津
步进电机的驱动控制
3. 加减速电路 将单一方向的进给脉冲调整为符合步进电机加减速特性
的脉冲，频率的变化要平稳，加减速具有一定的时间常数。 4. 环形分配器
单双相轮流通电（M相2M拍） 顺时针轮回 A→AB→B→BC→C→CA→A 逆时针轮回 A→AC→C→CB→B→BA→A
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→B→C→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
A
A
1
B
1 2
2
B
A
A
C
B
1 2
1 2
C A 60°
2 B
A
A
C
B
60° 1 2
1 2
60°
B
C
B
A
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→AB→B→BC→C→CA→A
步进电机定位控制
02
反应式步进电机
03
混合式步进电机
转子为软磁材料，结构简单、步 矩角小、精度较高，但动态性能 较差。
结合了永磁式和反应式的优点， 具有较高的精度和动态性能，但 结构复杂、成本较高。
步进电机的主要应用领域
01 数控机床：用于工件的精确加工和定位。
02 机器人：用于机器人的关节驱动和定位控 制。
03
自动化生产线：用于自动化生产线的物料 搬运和定位控制。
04
打印机、复印机等办公设备：用于纸张的 进给和定位控制。
02
CHAPTER
步进电机定位控制系统
定位控制系统的基本组成
控制器
用于接收输入的定位指令，并按照控制算法 生成驱动脉冲信号。
驱动器
将控制器输出的脉冲信号放大，驱动步进电 机转动。
步进电机
步进电机定位控制的软件实现
软件实现概述
软件实现是实现步进电机定位控制的 重要组成部分，主要包括脉冲发生、 运动控制和通信等功能。
脉冲发生
根据控制算法输出的控制信号，生成 相应的脉冲信号，驱动步进电机运动。
运动控制
实时监测步进电机的运动状态，根据 反馈信息调整控制信号，确保电机按 照预定轨迹运动。
通信功能
工作原理：步进电机内部通常由一组带有齿槽的转子构成，定子上有多相励磁绕组。当给定一个脉冲信号时，定子上的励磁 绕组会按一定的顺序通电，从而在转子上产生一个磁极，该磁极与定子上的齿槽对齐时，转子会转动一个步进角。步进角的 大小取决于转子的齿数和通电的相数。
步进电机的种类与特点
01
永磁式步进电机
结构简单、成本低、步矩角大， 但精度较低。
接受驱动器发出的脉冲信号，按照设定的步 数和方向转动。
《步进电动机》PPT课件
2021/4/23
24
第11章 步进电动机
t
360 Zr
(式中， Zr为转子齿数)， 所以转子每步转过的空间 角度(机械角度)， 即步距角为
s
t
N
360 Zr N
(11 - 1)
式中， N为运行拍数， N=km (k=1, 2； m为相数)。
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第11章 步进电动机
为了提高工作精度， 就要求步距角很小。 由式(11 - 1)可见， 要减小步距角可以增加拍数N。 相数增加相 当于拍数增加， 但相数越多， 电源及电机的结构也越 复杂。 反应式步进电动机一般做到六相， 个别的也有 八相或更多相数。 对同一相数既可以采用单拍制， 也 可采用双拍制。 采用双拍制时步距角减小一半。 所以 一台步进电动机可有两个步距角， 如1.5°/0.75°、 1.2°/0.6°、 3°/1.5°等。
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第11章 步进电动机
当A相控制绕组通电，而B相和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1和3的轴线与定子A极轴线对齐。同理，当断开A相接通B相时，转子便按逆时针方 向转过30°，使转子齿2和4的轴线与定子B极轴线对齐。断开B相，接通C相，则转子再转过 30°，使转子齿1和3的轴线与C极轴线对齐。从而实现逆时针旋转。
θte=360° 或 θte=2π rad 相应的步距角为
be
te
N
360 N
(11 - 2)
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第11章 步进电动机
或
be
2
N
(11 - 3)
所以当拍数一定时， 不论转子齿数多少， 用电角
度表示的步距角均相同。
步进电机结构
步进电机的控制方式
01
控制方式是指如何控制步进电机的转 动角度和速度。
02
常见的控制方式包括：脉冲控制、方 向控制和速度控制。脉冲控制是指通 过输入不同数量和频率的脉冲信号来 控制电机的转动角度和速度；方向控 制是指通过改变输入脉冲的顺序来控 制电机的转动方向；速度控制则是指 通过改变输入脉冲的频率来控制电机 的转速。
步进电机的步进模式
步进模式是指步进电机在接收到一个脉冲信号时转动的角度或转过的步 数。
步进电机通常有三种步进模式：单拍制、双拍制和混合拍制。单拍制是 指每次只激发一个磁极，双拍制是指每次同时激发两个磁极，而混合拍
制则介于两者之间。
不同的步进模式适用于不同的应用场景，如单拍制适用于高精度定位， 双拍制适用于快速转动，混合拍制则适用于对速度和精度都有要求的场 合。
电机在动态条件下的效率表现，反映了电机 的能量转换效率。
共振频率
电机自身的固有频率，决定了电机对高频激 励的响应特性。
矩频特性
矩频曲线
描述电机输出转矩与转速之间 关系的曲线，反映了电机的输
出特性。
最高转速
电机在一定转矩下的最大转速 ，决定了电机的最高工作速度 。
转速范围
电机能够稳定工作的转速范围 ，反映了电机的适用范围。
步进电机的控制需要配合驱动器使用，相 对于其他电机来说控制复杂度较高。
06
步进电机的发展趋势和未 来展望
技术发展趋势
01
高精度控制
随着工业自动化和智能制造的快速发展，对步进电机的控制精度要求越
来越高。未来，步进电机将采用更先进的控制算法和驱动技术，实现更
精确的位置和速度控制。
02
高效能化
提高步进电机的效率和性能是未来的重要发展方向。通过改进电机材料、
《步进电机》PPT课件
➢ 当U相通电，V、W相不通电，如图3.3a所示，1、3齿 与U相对齐；
➢ 当V相通电，U、W相不通电，如图3.3b所示，2、4齿 与V相对齐；
➢ 当W相通电，U、V相不通电，如图3.3c所示，1、3齿 与W相对齐；
整理ppt
8
整理ppt
9
由此可见，当通电顺序为U→V → W→U →V →…时，转子便顺时针方向一步一步地转动，通 电状态每换接一次，转子前进一步，一步对应的 角度称为步距角。
上述两种通电方式的组合。即通电方式为：U → UV → V → VW→W → WU →U →… 称为三相六拍通电，如图3.4所示。 三相六拍通电方式的步距角减小一倍。
整理ppt
13
3.1.2 小步距角步进电动机
实际的小步距角电动机如图3.5所示。它的定子内 圆和转子外圆上均有齿和槽，而且定子和转子的 齿宽和齿距相等。
第3章 步进电动机传动控制
3.1 步进电动机 3.2 步进电动机的环形分配器 3.3 步进电动机的驱动电路
整理ppt
1
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或 角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉 冲控制，脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形 分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了 使电动机能够输出足够的功率，经过环形分配器产生 的脉冲信号还需要进行功率放大。
整理ppt
11
（2）通电方式 双相轮流通电方式
每次有两相绕组通电，通电状态切换时，转子转动平稳， 且输出力矩较大，这种通电方式定位精度高而且不易 失步。
以三相反应式电动机为例，双相轮流通电方式为：UV → VW→WU →UV →… 称为三相双三拍通电。
整理ppt
12
（2）通电方式 单双相轮流通电方式
➢ 当V相通电，U、W相不通电，如图3.3b所示，2、4齿 与V相对齐；
➢ 当W相通电，U、V相不通电，如图3.3c所示，1、3齿 与W相对齐；
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由此可见，当通电顺序为U→V → W→U →V →…时，转子便顺时针方向一步一步地转动，通 电状态每换接一次，转子前进一步，一步对应的 角度称为步距角。
上述两种通电方式的组合。即通电方式为：U → UV → V → VW→W → WU →U →… 称为三相六拍通电，如图3.4所示。 三相六拍通电方式的步距角减小一倍。
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3.1.2 小步距角步进电动机
实际的小步距角电动机如图3.5所示。它的定子内 圆和转子外圆上均有齿和槽，而且定子和转子的 齿宽和齿距相等。
第3章 步进电动机传动控制
3.1 步进电动机 3.2 步进电动机的环形分配器 3.3 步进电动机的驱动电路
整理ppt
1
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或 角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉 冲控制，脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形 分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了 使电动机能够输出足够的功率，经过环形分配器产生 的脉冲信号还需要进行功率放大。
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（2）通电方式 双相轮流通电方式
每次有两相绕组通电，通电状态切换时，转子转动平稳， 且输出力矩较大，这种通电方式定位精度高而且不易 失步。
以三相反应式电动机为例，双相轮流通电方式为：UV → VW→WU →UV →… 称为三相双三拍通电。
整理ppt
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（2）通电方式 单双相轮流通电方式
步进电机驱动器PPT课件
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26
3相6拍——两转子齿
-
27
3相6拍——两转子齿
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28
3相单3拍——两转子齿和四转子齿
-
29
步距角
-
30
细分驱动
细分驱动：细分步进驱动是将全 步进驱动时的步距角个相的电流 以阶梯状n步逐渐增加，使吸引 转子的力慢慢改变，每次转子在 该力的平衡点静止，全步距角作 n个细分，可使转子的运转效果 光滑。
-
35
5、单极与双极驱动
-
36
5、单极驱动与双极驱动
单极性方式：
磁极上绕有两个线圈组成双 线圈，一个线圈直流通电产 生的极性，与另一个线圈直 流通电产生的极性相反，此 为单极性方式。
双极性方式：
激磁定子磁极的线圈为单线 圈绕组，磁极正反切换，则 电流需要正反向流
（a）单极与双极绕组
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37
步进电机驱动
(b)单极与双极电路与电压波形
-
38
6、步进电机驱动器的使用方法
-
39
6.1、驱动器产品接线方式
共阴极接线 共阳极接线 差分方式接线法
-
40
6.2、电路图
共阳极接线
共阴极接线
-
41
6.2、电路图
差分接线
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42
6.2、电机的接线
-
43
6.3、电路图
-
44
6.4、实物图（57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器）
-
15
3.1.3、步进电机的驱动电源
（a）单一电压型驱动电源
-
16
3.1.3、步进电机的驱动电源
（b）高、低压切换型驱动电源
汽车电工电子技术-步进电机与自动控制-PPT课件
按AB C A ……的顺序给三相绕组 轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转
过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)磁场在 空间旋转了360°而转子转过90°(一个齿距角)。 2. 三相六拍 按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。
B、C相同时通电， C' 、C 磁极拉住1、3 齿，B、B' 磁极拉住 2、4齿，转子再转过 15。
三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：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)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更 小，更适用于需要精确定位的控制系统中。
给定 反 馈
误差
控制对象 反馈环节
•
输出
闭环控制系统结构比较复杂。把输出信号的 一部分通过反馈环节引回到输入端，与给定信号 比较，得到误差信号，再送入控制对象去调节输 出结果。如此反复循环，直至误差为零。这种控 制是通过反馈来实现的，所以也叫做反馈控制系 统。
闭环控制系统（反馈控制系统）的各个基 本环节如下图所示：
给 Ug 控制指令 定 + 元 – 件 Ud Uf 放 大 元 件 执 行 元 件 检测元件 控 制 被调量 对 象
系统中各部分的作用如下：
给定元件——把控制指令变成给定值。它 与被调量存在着一定的函数关系。改变给定值， 即可改变被调量。
检测元件——把被调量检测出来，按一定的 函数关系反馈到输入端。 比较元件——把反馈信号Uf与给定信号Ug比 较以获取误差信号Ud。 放大元件——当误差信号太微弱时，需要用 放大元件把误差信号放大到足以推动执行元件的 程度。 执行元件——直接推动控制对象改变被调量。 控制对象——由执行元件推动的各种装置， 如各种机械负载、发电机、加热炉、闸门等，相 应的被调量就是转速、电压、温度、位移等。
直流电机步进电机
直流电机的分类
有刷直流电机
有刷直流电机是最早的直流电机 形式，其特点是结构简单、成本 低、可靠性高，但维护成本也较 高。
无刷直流电机
无刷直流电机采用电子换向代替 了有刷电机的机械换向，具有更 高的效率和可靠性，且维护成本 较低。
直流电机的特点
调速性能好
通过改变输入电机的电压或电流，可以方便地调 节直流电机的转速，具有良好的线性调速特性。
步进电机
优点是定位精度高，响应速度快，适合于需要高精度控制的 场合；缺点是需要加减速控制，且在低速运转时容易产生振 动和噪声。
04
直流电机与步进电机的发展 趋势
直流电机的发展趋势
1 2 3
高效能
随着技术的进步，直流电机在效率和性能方面不 断提升，以满足更广泛的应用需求。
智能化
直流电机正逐渐实现智能化控制，通过集成传感 器和先进的控制算法，实现精确的速度和位置控 制。
直流电机与步进电机
目录
• 直流电机简介 • 步进电机简介 • 直流电机与步进电机的比较 • 直流电机与步进电机的发展趋势
01
直流电机简介
直流电机的定义
01
直流电机是一种将直流电能转换 为机械能的装置，其工作原理基 于通电导体在磁场中受到力的作 用。
02
直流电机主要由定子（磁场部分 ）和转子（通电导体部分）组成 ，当电流通过转子时，转子受到 磁场力的作用而旋转。
未来展望
创新驱动
未来直流电机和步进电机的技术 发展将更加依赖于创新，包括新 材料、新工艺和先进控制算法的
应用。
智能化普及
随着物联网和人工智能技术的快速 发展，直流电机和步进电机的智能 化将成为未来的重要趋势。
绿色环保
直流电机与步进电机区别PPT精选文档
▪ 常用的步进电机分三种：永磁式（PM）、反应式（VR） 和混合式（HB）。永磁式一般为两相，转矩和体积较小， 步进角为15 °和7.5°；反应式一般为三相，可以实现大 转矩输出，步进角为1.5 °，但噪声和震动较大；混合式 是指混合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相，步 进角分别为1.8 °和0.72 °，应用最为广泛。
3
直流电机的调速
▪ 直流电动机的转速N和其他参量的关系可表示为
▪
N= (Ua- Ia*Ra)/ CE*Ф；
▪
式中 Ua——电枢供电电压（V）；
▪
Ia ——电枢电流（A）；
▪
Ф——励磁磁通（Wb）；
▪
Ra——电枢回路总电阻（Ω）；
▪
CE——电势系数。
▪ 可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量， 只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以 直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻 Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。
7
8
▪ 若转子上有N个齿， 则其齿间距 θ=360°/N;
▪ 步进角度β=转子齿 间距/(2×相数)= θ/(2×P);
▪ 以常用的2相50齿 步进电机为例：
θ=360°/50=7.2° ；
β=7.2/(2×2)=1.8
9
1相 驱动
1~2相 驱动
1000→0010 → 0100 → 0001 (正转)
1000→1010 → 0010 → 0110 → 0100 →0101 → 0001→ 1001(正转)
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伺服电机
▪ 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执 行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或 角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要 特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的 增加而匀速下降。通常采用晶体管直流脉宽调速系统控制 （PWM脉宽调制）。
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直流电机的调速
▪ 直流电动机的转速N和其他参量的关系可表示为
▪
N= (Ua- Ia*Ra)/ CE*Ф；
▪
式中 Ua——电枢供电电压（V）；
▪
Ia ——电枢电流（A）；
▪
Ф——励磁磁通（Wb）；
▪
Ra——电枢回路总电阻（Ω）；
▪
CE——电势系数。
▪ 可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量， 只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以 直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻 Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。
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▪ 若转子上有N个齿， 则其齿间距 θ=360°/N;
▪ 步进角度β=转子齿 间距/(2×相数)= θ/(2×P);
▪ 以常用的2相50齿 步进电机为例：
θ=360°/50=7.2° ；
β=7.2/(2×2)=1.8
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1相 驱动
1~2相 驱动
1000→0010 → 0100 → 0001 (正转)
1000→1010 → 0010 → 0110 → 0100 →0101 → 0001→ 1001(正转)
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伺服电机
▪ 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执 行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或 角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要 特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的 增加而匀速下降。通常采用晶体管直流脉宽调速系统控制 （PWM脉宽调制）。
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改变通电顺序即可改变转向。
2.3、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'
4 1 3 A' 2
C'
B
C
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
A、B相同时通电
A
B'
C' B
A'
C
（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。
A'
C
A'
C
同理，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；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。
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，
A
B'
A C' B
B'
C'
C
A'
C
A'
B
AB通电
BC通电
A
B'
C' B
A'
C
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。
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。
三、步进电机的三个重要概念
一、转角由脉冲数产生
以四相电机为例，有四相双四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB 四相单双八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A
三相绕组中的通电顺序为：
2.2、三相单三拍
A相 B相 C相
A
B' 1
C'
2
4
C
3 A'
B
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。
A
B'
A C' B
B'
C' B
二. 步进电动机工作原理及特点
2.1工作原理 下面将通过步进电机的工作方式来进一步阐述其工 作原理： 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。
这里我们会用到几个概念：步距角、相数、拍数。 步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角 度。
相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。 。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数，或指电机转过一 个齿距角所需脉冲数。号输入
脉冲分配器
脉冲放大器
步进 电机
3、步进电机的结构
步进电机的内部结构
步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成， 其上分别有六个、四个磁极 。
定子绕组
转子
定子
A
定子
转子
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。步进电机 通的是直流电脉冲，这主要是指线图的联接和组数的区别。
（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' B
A'
C
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。
2.4、三相双三拍
三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。
二、转速由脉冲频率产生 三、转向由方向信号决定
四、步进电机的驱动电源
1、步进电机应由专用的驱动电源来供电，由驱动 电源和步进电机组成一套伺服装置来驱动负载工作。 2、步进电机的驱动电源，主要包括边频信号源、 脉冲分配器和脉冲放大器等三个部分，如图所示。
五、步进电机的应用
1.步进电机主要用于一些有定位要求的场合。 例如：线切割的工作台拖动，植毛机工作台（毛孔 定位），包装机（定长度）。一般涉及到定位的场 合都用得到。 2.广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、 喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存 储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、 机器人等领域。 3.步进电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广 泛的应用，
机电一体化职业技能培训
控制电机部分
步进电机
一、步进电机简介
四、步进电机的驱动电源
二、步进电机的工作原理及其特点 五、步进电机的应用 三、步进电机的三个中用概念
一、步进电机简介 1、简介
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的 开环控制元件。 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。
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