两相步进电机的驱动技术优秀课件
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步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件
应用案例二：机器人
机器人是另一个重要的应用领域。步进电机驱动器通 常用于控制机器人的关节运动，如机械臂、腿部等部位。
在机器人中，步进电机驱动器通过控制脉冲信号的频率 和数量，可以精确控制机器人的运动速度和位置。同时， 步进电机驱动器还具有体积小、重量轻、可靠性高等优 点，因此在机器人领域得到了广泛应用。
合适的驱动器。
驱动器的应用实例
要点一
驱动器的应用实例
步进电机驱动器广泛应用于各种自动化设备中，如数控机 床、机器人、打印机等。
要点二
应用实例解析
以数控机床为例，通过使用步进电机驱动器，可以实现高 精度的加工和准确的定位控制，从而提高加工效率和产品 质量。
03
步进电机驱动器的应用领域与案例分析
应用领域
工作原理
步进电机内部通常由一组带有线圈的转子组成。当线圈接收到一个脉冲信号时，会旋转一个角度，从而带动转子 旋转相应的角度。
步进电机的特点与分类
特点
步进电机具有高精度、高分辨率、高可靠性、低噪声等优点，同时也可以适应高频率的脉冲控制。
分类
根据结构和工作原理的不同，步进电机可分为永磁式、反应式和混合式等多种类型。
设计实例与注意事项
实例1
01 某款步进电机驱动器的设计，采用ULN2003芯片，
实现电机正反转和调速功能。
注意事项1
02 在设计过程中，需要考虑输入电源的稳定性以及过流、
过压等保护措施。
注意事项2
03
在调试过程中，需要观察驱动器的输出波形和电机运
行状态，确保正常运行。
谢谢您的聆听
THANKS
步进电机及驱动器原理知识课 件
CONTENTS
• 步进电机原理及特点 • 步进电机驱动器 • 步进电机驱动器的应用领域与
两相混合式步进电机及其驱动技术共57页文档
两相混合式步进电机及其驱 动技术
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
《两相电机》PPT课件
精选PPT
11
• 随a的增大，磁场椭圆度减小，见图7一4（b)，（c)。
• 当a = 1,图形是一个圆，见图7一4(a)，即产生圆形旋
转磁场。当a =0，图形是一条线，见图7-4(d)，即产生
脉动磁场，它们是椭圆磁场的两种极限情况。由此可
见， a的大小表征了伺服电动机所施加控制信号的大
小，所以称为有效信号系数。
• 或 (ƒc )2/(aFfm)2+(ƒf)2/(Ffm)2=1
（7一3) （7一4)
精选PPT
9
合成磁动势F的幅值为 F＝ (ƒf)2 ＋ (ƒc )2
＝Ffm (asin)2 ωt ＋sin2 (ωt -900) （7一5) • 合成磁动势F的旋转角θ为：
• θ =arctan ƒc/ƒf=arctan(sin ωt)/ (con ωt) = ωt
uc0越小表示伺服电动机的灵敏度越高一般uc0要求不大于额定控制电压的34使用精密仪器中的两相伺服电动机有时要求不大于额定控制电压的1精选ppt32第七章两相电机第七章两相电机7171两相伺服电机两相伺服电机机械特性的非线性度km?在额定励磁电压下任意控制电压时的实际机械特性与线性机械特性中转矩ttst2时的转速偏差与空载转速n0之比的百分数称为机械特性非线性度km即机械特性的非线性度km如图7所示
• 由假设和式(7一1），两相磁动势的瞬时值表示 式如下
•
ƒf=Ffmsin(ωt一 a Ffmsin ωt
• 式中，Ffm, Fcm分别为励磁和控制磁动势的最大
值。
• 由上式(7一2)可得椭圆方程
•
•
(ƒc )2/(Fcm)2+(ƒf)2/(Ffm)2=1
精选PPT
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
两相步进电机的驱动技术PPT57页
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
两相步进电机的驱动技术
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
两相步进电机的驱动技术
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于
步进电动机课件ppt
机械特性
描述了步进电动机转速与输入脉冲频率之间的关系，也称动态机械特性。
03
CATALOGUE
步进电动机的控制方法
开环控制
脉冲控制
通过控制脉冲的数量和频率来控 制步进电动机的旋转角度和速度
。
方向控制
通过控制脉冲的顺序来控制步进电 动机的旋转方向。
步进模式
通过控制脉冲的数量来控制步进电 动机的旋转步数和位置。
软件细分
通过在软件中设置细分参数对步进电动机进行细 分控制，以实现更精细的控制。
自动细分
通过自动调整细分参数，以实现最佳的控制效果 。
04
CATALOGUE
步进电动机的驱动电路
单电压驱动电路
电阻分压器
通过电阻分压器将电源电压分成适当的电压，为步进电动机的各 相绕组提供驱动信号。
环形分配器
将驱动信号分配给各相绕组，使各相绕组按顺序通电或同时通电。
高精度化
为了满足高精度加工和测量需求，步进电动机的精度不断提高。
多样化
不同类型的步进电动机不断涌现，以满足不同领域的需求。
技术瓶颈与挑战
控制精度
步进电动机的控制系统对精度影响较大，如何提高控制精度是当前 面临的一个难题。
可靠性
由于步进电动机的运行速度较高，对其可靠性和稳定性要求也较高 ，如何保证长时间稳定运行也是一个挑战。
自动化生产
步进电动机可用于驱动自动化生产线上的机械臂、传送带等设备，提高生产效率 。
质量控制
步进电动机可用于控制机器视觉系统，对生产线上的产品进行质量检测和筛选。
在打印机等办公设备中的应用
打印机
步进电动机在打印机中用于控制打印头的移动，实现高精度 的打印效果。
复印机
描述了步进电动机转速与输入脉冲频率之间的关系，也称动态机械特性。
03
CATALOGUE
步进电动机的控制方法
开环控制
脉冲控制
通过控制脉冲的数量和频率来控 制步进电动机的旋转角度和速度
。
方向控制
通过控制脉冲的顺序来控制步进电 动机的旋转方向。
步进模式
通过控制脉冲的数量来控制步进电 动机的旋转步数和位置。
软件细分
通过在软件中设置细分参数对步进电动机进行细 分控制，以实现更精细的控制。
自动细分
通过自动调整细分参数，以实现最佳的控制效果 。
04
CATALOGUE
步进电动机的驱动电路
单电压驱动电路
电阻分压器
通过电阻分压器将电源电压分成适当的电压，为步进电动机的各 相绕组提供驱动信号。
环形分配器
将驱动信号分配给各相绕组，使各相绕组按顺序通电或同时通电。
高精度化
为了满足高精度加工和测量需求，步进电动机的精度不断提高。
多样化
不同类型的步进电动机不断涌现，以满足不同领域的需求。
技术瓶颈与挑战
控制精度
步进电动机的控制系统对精度影响较大，如何提高控制精度是当前 面临的一个难题。
可靠性
由于步进电动机的运行速度较高，对其可靠性和稳定性要求也较高 ，如何保证长时间稳定运行也是一个挑战。
自动化生产
步进电动机可用于驱动自动化生产线上的机械臂、传送带等设备，提高生产效率 。
质量控制
步进电动机可用于控制机器视觉系统，对生产线上的产品进行质量检测和筛选。
在打印机等办公设备中的应用
打印机
步进电动机在打印机中用于控制打印头的移动，实现高精度 的打印效果。
复印机
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。
步进电机及驱动PPT教案
同转理子，、C 定相子通对电齐再。转3 ……
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。
5、步进电动机参数：
（1）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。
θb = 360° m* Z*C
式中：m －定子相数 Z － 转子齿数 C －通电方式 C = 1 单相轮流通电、双相轮
转子为永磁材料，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)：
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。
按照定子数目分类 —— 单定子 双定子 多定子 按照定子励磁相数分类 —— 三相 四相 五相 六相 按照各相绕组的分布规律分类 —— 径向分相 (垂轴式)、轴向分相
正转：
反转：
A 相 B 相 A 相 C 相
C相
B相
2）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'
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°。
A B' C'
CB
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电
转子1、3 齿和A相对
A 相通电使转子1、3齿和
AA' 对齐。
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。
（4）三相单三拍的特点：
• 每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
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。
5、步进电动机参数：
（1）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。
θb = 360° m* Z*C
式中：m －定子相数 Z － 转子齿数 C －通电方式 C = 1 单相轮流通电、双相轮
转子为永磁材料，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)：
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。
按照定子数目分类 —— 单定子 双定子 多定子 按照定子励磁相数分类 —— 三相 四相 五相 六相 按照各相绕组的分布规律分类 —— 径向分相 (垂轴式)、轴向分相
正转：
反转：
A 相 B 相 A 相 C 相
C相
B相
2）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'
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°。
A B' C'
CB
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电
转子1、3 齿和A相对
A 相通电使转子1、3齿和
AA' 对齐。
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。
（4）三相单三拍的特点：
• 每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
两相混合式步进电机及其驱动技术57页文档
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
步进电机课件ppt
响应速度快
步进电机具有快速的响应速度，能够适应高 速运动和频繁启停的需求。
可靠性高
步进电机运行稳定可靠，使用寿命长，减少 了维护成本。
节能环保
步进电机具有较高的能效比，运行过程中能 耗低，符合绿色环保理念。
05
步进电机的常见问题 与解决方案
步进电机失步问题
总结词
步进电机失步是指电机在运行过程中，实际转过的角度与控 制器发出的脉冲数不相符，导致输出轴无法准确到达目标位 置。
01
02
03
04
作用
转子是步进电机中与定子相对 转动的部分，通常由永磁体或
软磁材料制成。
组成
转子通常包括转子铁芯和永磁 体，转子铁芯由导磁性能良好
的铁磁材料制成。
特点
转子的磁性能和结构决定了步 进电机的输出转矩和效率。
材料
转子铁芯通常采用导磁性能良 好的低碳钢或硅钢片。
驱动器
作用
驱动器是用来控制步进电机的 设备，通过向定子绕组提供脉
步进电机的发展前景 与展望
新材料的应用
高性能磁性材料
随着科技的发展，高性能磁性材料如 稀土永磁材料的应用，能够提高步进 电机的转矩密度和运行效率，降低能 耗。
轻量化材料
采用轻量化材料如碳纤维、钛合金等 ，能够减轻步进电机的重量，使其在 航空航天、机器人等领域的应用更加 广泛。
新控制技术的应用
智能控制技术
机器人
步进电机作为机器人的驱动元件，可 以实现机器人的精确运动和定位。
医疗器械
步进电机在医疗器械领域，如手术机 器人、诊断仪器等设备中发挥重要作 用。
智能家居
步进电机在智能家居设备，如智能门 锁、智能窗帘等中提供稳定可靠的驱 动。
步进电机具有快速的响应速度，能够适应高 速运动和频繁启停的需求。
可靠性高
步进电机运行稳定可靠，使用寿命长，减少 了维护成本。
节能环保
步进电机具有较高的能效比，运行过程中能 耗低，符合绿色环保理念。
05
步进电机的常见问题 与解决方案
步进电机失步问题
总结词
步进电机失步是指电机在运行过程中，实际转过的角度与控 制器发出的脉冲数不相符，导致输出轴无法准确到达目标位 置。
01
02
03
04
作用
转子是步进电机中与定子相对 转动的部分，通常由永磁体或
软磁材料制成。
组成
转子通常包括转子铁芯和永磁 体，转子铁芯由导磁性能良好
的铁磁材料制成。
特点
转子的磁性能和结构决定了步 进电机的输出转矩和效率。
材料
转子铁芯通常采用导磁性能良 好的低碳钢或硅钢片。
驱动器
作用
驱动器是用来控制步进电机的 设备，通过向定子绕组提供脉
步进电机的发展前景 与展望
新材料的应用
高性能磁性材料
随着科技的发展，高性能磁性材料如 稀土永磁材料的应用，能够提高步进 电机的转矩密度和运行效率，降低能 耗。
轻量化材料
采用轻量化材料如碳纤维、钛合金等 ，能够减轻步进电机的重量，使其在 航空航天、机器人等领域的应用更加 广泛。
新控制技术的应用
智能控制技术
机器人
步进电机作为机器人的驱动元件，可 以实现机器人的精确运动和定位。
医疗器械
步进电机在医疗器械领域，如手术机 器人、诊断仪器等设备中发挥重要作 用。
智能家居
步进电机在智能家居设备，如智能门 锁、智能窗帘等中提供稳定可靠的驱 动。
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转子铁心材料、尺寸已确定的情况下，电机产生 的力矩由定子绕组电流决定。
13
5）实际电机的工作原理
1
A•
2
B•
5
•
4
•
3
•
6
•
7
•A
8
•B
1
7
5 定子
N
SS
N
i
图6-4
线圈1、5、3、7串联组成A相绕组；线
圈2、6、4、8串联组成B相绕组。
3
每一相四个绕组的绕线方向不同，通电
后每个绕组所在定子磁极的极性不同。
▪ 转子铁心的边缘加工有小齿，一般为50个，齿距为7.2°。 ▪ 两段转子的小齿相互错开1/2齿距。
5
2. 两相混合式步进电机工作原理
每转12步的模型电机
N
SS
N
i
图6-4
▪ 定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联 组成两相绕组。
▪ 由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时 所 产 生的磁场方向也相反。
4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周。
每一次仅一相绕组通电，四拍一个循环，称之为单四拍工作状8态
3）双四拍工作状态
ia
AB
BA AB BA
tபைடு நூலகம்
ib
t
AB BA图6-8AB BA
初始状态， A相、B相同时通电，由于两个定子图6齿-7 的吸引，转子 移动1/8齿距15度，停在一个中间的位置；
▪ 优点是步距角小，电机运行将更平稳。
11
5）微步距工作方式
ia
t
ia
t
▪ 在双四拍工作方式中，当两相绕组通以相等的电流时，电机 转子停在一个中间的位置。如果两相绕组电流不等，转子位 置将朝电流大的定子极方向偏移。
▪ 利用这个现象我们可使电机工作在微步距方式：将两相绕组 中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。则每个整 步距就分成了若干微步距。
假定线圈1、5所在的磁极为N极，则线
圈3、7所在的磁极为S极。
转子
14
▪ 定子磁极上有40个（或48个）齿，齿距为7.2°
▪ 两段转子铁心上各有50小齿，齿距为7.2°，但两 段转子的小齿相互错开1/2齿距
▪ 定子齿和转子齿齿距相等。。
15
模型电机和实际电机的比较
1
7
3
5 定子
转子
模型电机
实际电机图6-1
三种类型的步进电机
▪ 永磁式步进电机（Permanent magnet motors， PM)
▪ 变磁阻步进电机(Variable Reluctance，VR)或称 反应式步进电机；
▪ 混合式步进电动机(Hybrid，HB)
▪ 定子绕组相数可分为两相、三相、四相、五相等。 ▪ 两相混合式步进电机在工业上应用最为广泛。
▪ 微步距方式的步距角更小，将使电机运行更加平稳。 12
▪ 一般称单四拍和双四拍工作方式为整步距方式； 单、双八拍工作方式为半步距方式。
▪ 步进电机中定子磁场和转子磁场的相互作用产生 转矩：
✓ 定子磁势IW（安匝），I为相电流，W为绕组匝 数。
✓ 转子磁势是由转子磁钢产生的，它是一个常数。 ✓ 所以当定子线圈匝数、转子磁钢磁性能及定、
一个反向力矩阻止这种转动，称为自锁（detent)力矩。 7
2）单四拍工作状态
ia A BAB
t
ib
t 图6-6
AB AB
初始状态，A相通电产生保持力矩；
图6-5
B相通电，定子磁场旋转90度，吸引转子旋转1/4齿距（30度）；
/A 相通电、 /B相、 A相通电定子磁场各旋转90度，各吸引转子 旋转1/4齿距（30度）；
转子齿数
3
50
转子齿距
120度
7.2度
整步 距
1/4齿距30度 1/4齿距1.8度
半步距
1/8齿距15度 1/8齿距0.9度
整步一周节拍数 12
200
半步一周节拍数 24
400
16
3. 步进电机驱动技术
驱动器
运 脉冲 动 控 制 方向 器
接 脉冲 口 电 路 方向
环 uA
型 uA
分 uB
配 器
uB
▪ 电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。
▪ 转子由两段永磁体组成，一段呈N极性，一段呈S极性。
▪ 每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N极齿和S极齿彼此 错
开1/2齿距。
6
1）不通电状态
▪ 在绕组不通电时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径通过，
磁通从N极性转子经定子极回到S极性转子。 ▪ 由于转子磁场的吸引作用，当外力力图使轴转动时，会有
功A 率A 放B 大 器B
▪ 接口电路用光电隔离方式将运动控制器和驱动器连接起来，避 免驱动器中的大电流干扰信号经地线窜入运动控制器电路。
旋转一周需24步。
10
ia
A AB B BA A AB B BA
ia
A AB B BA A AB B BA
t
t
ib
ib
t
t
▪ 单、双八图拍6-工10作方式的缺点是产生“强、图弱6-1步1 ”的现象， 可利用的力矩被弱步力矩所限制，力矩的波动较大。
▪ 为了消除“强、弱步”现象，并使电机按强步力矩输出， 可以在弱步时绕组通以两倍的电流，对弱步力矩进行补偿。
两相步进电机的驱动技术优秀课 件
1
▪ 前面讲述的各种伺服电机必须通过闭环实现位置伺 服。
▪ 而步进电机在开环状态就能实现精确的位置控制。 ▪ 开环较之闭环有如下好处： ➢ 结构简单，例如省去位置传感器及其信号处理电路。 ➢ 没有控制参数设计及其调试的问题。 ➢ 不存在稳定性问题。 ➢ 接线简单。
2
3
1. 两相混合式步进电机结构
1
A•
2
B•
5
•
4
•
3
•
6
•
7
•A
8
•B
▪ 电机的定子上有八个绕有线圈的铁心磁极； ▪ 八个线圈串接成A、B两相绕组； ▪ 每个定子磁极边缘有多个小齿，一般多为五或六齿。 4
▪ 转子由两段有齿环形转子铁心、装在转子铁心内部的环形 磁钢及轴承、轴组成。
▪ 将环形磁钢沿轴向充磁，两段转子铁心的一端呈N极性， 另一端呈S极性，分别称之为N段转子和S段转子。
B/A相通电，定子磁场旋转90度吸引转子旋转1/4齿距30度；
/A/B、/BA、AB各相通电，定子磁场各旋转90度，各吸引转子 旋转1/4齿距30度；
4步一个循环后共转过一个齿距120度， 12步后转子旋转一周；
每一次两相绕组通电，四拍一个循环，称之为双四拍工作状态
因为两个线圈同时通电，产生的力矩比单四拍要大。
9
□□ 4）
ia
A AB B BA A AB B BA
t
ib
t
A AB B BA A 图A6B-10 B BA
图6-9
在单四拍工作方式基础上，在每两个单拍之间插入一个 双拍工作状态，就成为单、双八拍工作方式。
交替使一个线圈和两个线圈通电，每一步转子旋转1/8齿
距即15度，经过这8拍以后，转子转过一个齿距120度。
13
5）实际电机的工作原理
1
A•
2
B•
5
•
4
•
3
•
6
•
7
•A
8
•B
1
7
5 定子
N
SS
N
i
图6-4
线圈1、5、3、7串联组成A相绕组；线
圈2、6、4、8串联组成B相绕组。
3
每一相四个绕组的绕线方向不同，通电
后每个绕组所在定子磁极的极性不同。
▪ 转子铁心的边缘加工有小齿，一般为50个，齿距为7.2°。 ▪ 两段转子的小齿相互错开1/2齿距。
5
2. 两相混合式步进电机工作原理
每转12步的模型电机
N
SS
N
i
图6-4
▪ 定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联 组成两相绕组。
▪ 由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时 所 产 生的磁场方向也相反。
4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周。
每一次仅一相绕组通电，四拍一个循环，称之为单四拍工作状8态
3）双四拍工作状态
ia
AB
BA AB BA
tபைடு நூலகம்
ib
t
AB BA图6-8AB BA
初始状态， A相、B相同时通电，由于两个定子图6齿-7 的吸引，转子 移动1/8齿距15度，停在一个中间的位置；
▪ 优点是步距角小，电机运行将更平稳。
11
5）微步距工作方式
ia
t
ia
t
▪ 在双四拍工作方式中，当两相绕组通以相等的电流时，电机 转子停在一个中间的位置。如果两相绕组电流不等，转子位 置将朝电流大的定子极方向偏移。
▪ 利用这个现象我们可使电机工作在微步距方式：将两相绕组 中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。则每个整 步距就分成了若干微步距。
假定线圈1、5所在的磁极为N极，则线
圈3、7所在的磁极为S极。
转子
14
▪ 定子磁极上有40个（或48个）齿，齿距为7.2°
▪ 两段转子铁心上各有50小齿，齿距为7.2°，但两 段转子的小齿相互错开1/2齿距
▪ 定子齿和转子齿齿距相等。。
15
模型电机和实际电机的比较
1
7
3
5 定子
转子
模型电机
实际电机图6-1
三种类型的步进电机
▪ 永磁式步进电机（Permanent magnet motors， PM)
▪ 变磁阻步进电机(Variable Reluctance，VR)或称 反应式步进电机；
▪ 混合式步进电动机(Hybrid，HB)
▪ 定子绕组相数可分为两相、三相、四相、五相等。 ▪ 两相混合式步进电机在工业上应用最为广泛。
▪ 微步距方式的步距角更小，将使电机运行更加平稳。 12
▪ 一般称单四拍和双四拍工作方式为整步距方式； 单、双八拍工作方式为半步距方式。
▪ 步进电机中定子磁场和转子磁场的相互作用产生 转矩：
✓ 定子磁势IW（安匝），I为相电流，W为绕组匝 数。
✓ 转子磁势是由转子磁钢产生的，它是一个常数。 ✓ 所以当定子线圈匝数、转子磁钢磁性能及定、
一个反向力矩阻止这种转动，称为自锁（detent)力矩。 7
2）单四拍工作状态
ia A BAB
t
ib
t 图6-6
AB AB
初始状态，A相通电产生保持力矩；
图6-5
B相通电，定子磁场旋转90度，吸引转子旋转1/4齿距（30度）；
/A 相通电、 /B相、 A相通电定子磁场各旋转90度，各吸引转子 旋转1/4齿距（30度）；
转子齿数
3
50
转子齿距
120度
7.2度
整步 距
1/4齿距30度 1/4齿距1.8度
半步距
1/8齿距15度 1/8齿距0.9度
整步一周节拍数 12
200
半步一周节拍数 24
400
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3. 步进电机驱动技术
驱动器
运 脉冲 动 控 制 方向 器
接 脉冲 口 电 路 方向
环 uA
型 uA
分 uB
配 器
uB
▪ 电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。
▪ 转子由两段永磁体组成，一段呈N极性，一段呈S极性。
▪ 每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N极齿和S极齿彼此 错
开1/2齿距。
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1）不通电状态
▪ 在绕组不通电时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径通过，
磁通从N极性转子经定子极回到S极性转子。 ▪ 由于转子磁场的吸引作用，当外力力图使轴转动时，会有
功A 率A 放B 大 器B
▪ 接口电路用光电隔离方式将运动控制器和驱动器连接起来，避 免驱动器中的大电流干扰信号经地线窜入运动控制器电路。
旋转一周需24步。
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ia
A AB B BA A AB B BA
ia
A AB B BA A AB B BA
t
t
ib
ib
t
t
▪ 单、双八图拍6-工10作方式的缺点是产生“强、图弱6-1步1 ”的现象， 可利用的力矩被弱步力矩所限制，力矩的波动较大。
▪ 为了消除“强、弱步”现象，并使电机按强步力矩输出， 可以在弱步时绕组通以两倍的电流，对弱步力矩进行补偿。
两相步进电机的驱动技术优秀课 件
1
▪ 前面讲述的各种伺服电机必须通过闭环实现位置伺 服。
▪ 而步进电机在开环状态就能实现精确的位置控制。 ▪ 开环较之闭环有如下好处： ➢ 结构简单，例如省去位置传感器及其信号处理电路。 ➢ 没有控制参数设计及其调试的问题。 ➢ 不存在稳定性问题。 ➢ 接线简单。
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3
1. 两相混合式步进电机结构
1
A•
2
B•
5
•
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•
3
•
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•
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•A
8
•B
▪ 电机的定子上有八个绕有线圈的铁心磁极； ▪ 八个线圈串接成A、B两相绕组； ▪ 每个定子磁极边缘有多个小齿，一般多为五或六齿。 4
▪ 转子由两段有齿环形转子铁心、装在转子铁心内部的环形 磁钢及轴承、轴组成。
▪ 将环形磁钢沿轴向充磁，两段转子铁心的一端呈N极性， 另一端呈S极性，分别称之为N段转子和S段转子。
B/A相通电，定子磁场旋转90度吸引转子旋转1/4齿距30度；
/A/B、/BA、AB各相通电，定子磁场各旋转90度，各吸引转子 旋转1/4齿距30度；
4步一个循环后共转过一个齿距120度， 12步后转子旋转一周；
每一次两相绕组通电，四拍一个循环，称之为双四拍工作状态
因为两个线圈同时通电，产生的力矩比单四拍要大。
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□□ 4）
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A AB B BA A AB B BA
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A AB B BA A 图A6B-10 B BA
图6-9
在单四拍工作方式基础上，在每两个单拍之间插入一个 双拍工作状态，就成为单、双八拍工作方式。
交替使一个线圈和两个线圈通电，每一步转子旋转1/8齿
距即15度，经过这8拍以后，转子转过一个齿距120度。