步进电动机(第7章)知识讲解
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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
步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件
医疗设备
步进电机在医疗设备领域的应用逐渐增多，如手 术机器人、诊断设备和康复设备等。
智能家居
步进电机在智能家居领域的应用也日益广泛，如 智能门锁、智能窗帘和智能照明等。
无人机和机器人
步进电机在无人机和机器人领域的应用也取得了 重要进展，如飞行控制系统和机械臂等。
对未来发展的展望
1 2 3
创新驱动 未来步进电机的技术发展将更加依赖于创新驱动， 包括新材料、新工艺和新技术的应用。
在机器人领域的应用
关节驱动
步进电机常用于机器人的 关节驱动，实现机器人的 各种复杂动作和姿态。
移动机构
步进电机可以驱动机器人 的移动机构，实现机器人 在各种地形和环境中的稳 定行走。
操控手部
步进电机可以用于机器人 的手部操作，实现抓取、 搬运和操作等动作的精确 控制。
在其他领域的应用
医疗器械
航空航天
查并紧固相关部件。
过热或冒烟
可能是由于电机过载、电源电 压过高或驱动器故障，需要检 查电机负载、电源电压和驱动 器状态。
噪声或异响
可能是由于轴承磨损、齿轮损 坏或其他机械故障，需要检查 并更换相关部件。
不通电或无响应
可能是由于电源故障、接线不 良或驱动器故障，需要检查电
源、接线和驱动器状态。
05
步进电机发展趋势
驱动器的选择
根据电机类型选择
不同类型的步进电机需要选择相 应的驱动器，例如直流步进电机 需要选择直流步进电机驱动器， 交流步进电机需要选择交流步进
电机驱动器。
根据控制系统选择
不同的控制系统需要选择相应的 驱动器，例如PLC控制系统需要 选择与PLC控制系统兼容的驱动
器。
根据性能要求选择
步进电机在医疗设备领域的应用逐渐增多，如手 术机器人、诊断设备和康复设备等。
智能家居
步进电机在智能家居领域的应用也日益广泛，如 智能门锁、智能窗帘和智能照明等。
无人机和机器人
步进电机在无人机和机器人领域的应用也取得了 重要进展，如飞行控制系统和机械臂等。
对未来发展的展望
1 2 3
创新驱动 未来步进电机的技术发展将更加依赖于创新驱动， 包括新材料、新工艺和新技术的应用。
在机器人领域的应用
关节驱动
步进电机常用于机器人的 关节驱动，实现机器人的 各种复杂动作和姿态。
移动机构
步进电机可以驱动机器人 的移动机构，实现机器人 在各种地形和环境中的稳 定行走。
操控手部
步进电机可以用于机器人 的手部操作，实现抓取、 搬运和操作等动作的精确 控制。
在其他领域的应用
医疗器械
航空航天
查并紧固相关部件。
过热或冒烟
可能是由于电机过载、电源电 压过高或驱动器故障，需要检 查电机负载、电源电压和驱动 器状态。
噪声或异响
可能是由于轴承磨损、齿轮损 坏或其他机械故障，需要检查 并更换相关部件。
不通电或无响应
可能是由于电源故障、接线不 良或驱动器故障，需要检查电
源、接线和驱动器状态。
05
步进电机发展趋势
驱动器的选择
根据电机类型选择
不同类型的步进电机需要选择相 应的驱动器，例如直流步进电机 需要选择直流步进电机驱动器， 交流步进电机需要选择交流步进
电机驱动器。
根据控制系统选择
不同的控制系统需要选择相应的 驱动器，例如PLC控制系统需要 选择与PLC控制系统兼容的驱动
器。
根据性能要求选择
步进电动机驱动系统的基本知识
有关步进电动机驱动系统的基本知识1、系统常识：步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。
步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。
对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
2、系统概述：步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电动机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
3、系统控制：步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电动机驱动器）。
控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
4、用途：步进电动机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电动机驱动器性能提高），步进电动机的需求量与日俱增。
步进电动机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。
5、步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。
（1）反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。
其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。
一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10‟）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。
（2）永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。
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
步进电机(步进电机的工作原理)课件
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步进电机(步进电机的工作 原理)课件
目 录
• 步进电机简介 • 步进电机的工作原理 • 步进电机的驱动电路 • 步进电机的性能参数 • 步进电机的发展趋势与未来展望 • 案例分析
01
步进电机简介
步进电机的定义
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。
步进电机通过不断接收电脉冲信号来 连续转动，从而实现精确的定位和速 度控制。
脉冲信号
驱动器接收脉冲信号后，根据脉 冲信号的频率和相位控制步进电
机的转动速度和方向。
电流控制
驱动器通过控制电流的大小和方 向，实现步进电机的转动。
驱动电路的优化设计
减小体积
优化电路板布局和元件 选择，减小驱动电路的 体积，方便安装和使用
。
提高效率
优化电源设计和元件选 择，提高驱动电路的效
率，减少能源浪费。
速度测试
通过转速计测量步进电机在动态条件 下的转速表现。
响应时间测试
通过计时器测量步进电机从静止到设 定转速以及从设定转速到静止所需的 时间。
效率测试
通过测量步进电机在额定负载下的输 入功率和输出功率，计算其效率表现 。
05
步进电机的发展趋势 与未来展望
步进电机的发展趋势
小型化与集成化
随着技术的进步，步进电机正朝着更小尺寸和更高集成度 的方向发展。这使得步进电机在许多应用中成为更优选择 ，特别是在空间受限的场景中。
用于工件的精确加工和定位。
机器人
用于机器人的关节驱动和定位 。
自动化生产线
用于自动化设备的驱动和控制 。
医疗器械
用于医疗设备的驱动和控制， 如CT机、核磁共振仪等。
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
步进电动机的运行特性及使用-推荐精选PPT
解决方法：减小步进电动机的驱动电流，以便降低步进电动机 的输出转矩。
3．步进电动机及所带负载存在惯性由于步进电动机自身及所带 负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止， 而是在起动时出现丢步，在停止时发生越步。
解决方法：通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动， 而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合 理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确 运行的关键。 4．步进电动机产生共振共振也是引起失步的一个原因。步进电 动机处于连续运行状态时，如果控制脉冲的频率等于步进电动 机的固有频率，将产生共振。在一个控制脉冲周期内，振动得 不到充分衰减，下一个脉冲就来到，因而在共振频率附近动态 误差最大并会导致步进电动机失步。
为此可适当降低电动机运行频率，以便提高电动机的输出转矩；
6（．2）转图子低机频3械条.惯件2性下2对运。步行进1电/t电b<动f机<机4f0运往行的往影响会超出稳定区而失步。
3为．此步可进适电当动降机低及电所动带机负运载行存频在率惯，性以由便于提步高进电电动动机机的自输身出及转所矩带；负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在 起TL动m时ax出—现—丢最步大，静在负停载止转时矩发。生越步。 步3．进步电进动电机动失机步及包所括带丢负步载和存越在步惯。性由于步进电动机自身及所带负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在 在 起高动频时范 出围 现转 丢矩 步不 ，足 在时 停，止可 时适 发当 生提 越高 步驱 。动电路的驱动电压； 6这．种转失子步机说械明惯步性进对电步动进机电的动转机矩运不行足的，影拖响动能力不够。 （1．3）步在进工电作动过机程的中主，要应 性尽能量指避标免由于负载突变而引起误差。 解决方法：适减当小减步小进步电进动电机动的机驱的动驱电动流电，流以；便降低步进电动机的输出转矩。 若步用进外 电力动（机静失负步载包转括矩丢不步为和零越）步使。转子错开初始平衡位置一个角度。 1运）行步区距域角：包括静稳定区和动稳定区（见P102 图3. 从图看出，达到 ±π/2 时，即在定子齿与转子齿顺时针或反时针错开1/4个齿距时， 转矩T沿对应方向达到最大值，称为最大静转矩 Tsmax ，负载转矩必须小于最大静转矩，否则，根本带不动负载。 X=2θ/360=2x0. 转子的运行特点：在第一个脉冲作用下，转子产生的振荡还没达到最大振幅，第二个脉冲已经到来，改变通电状态。 5）连续运行频率fc和矩频特性
3．步进电动机及所带负载存在惯性由于步进电动机自身及所带 负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止， 而是在起动时出现丢步，在停止时发生越步。
解决方法：通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动， 而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合 理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确 运行的关键。 4．步进电动机产生共振共振也是引起失步的一个原因。步进电 动机处于连续运行状态时，如果控制脉冲的频率等于步进电动 机的固有频率，将产生共振。在一个控制脉冲周期内，振动得 不到充分衰减，下一个脉冲就来到，因而在共振频率附近动态 误差最大并会导致步进电动机失步。
为此可适当降低电动机运行频率，以便提高电动机的输出转矩；
6（．2）转图子低机频3械条.惯件2性下2对运。步行进1电/t电b<动f机<机4f0运往行的往影响会超出稳定区而失步。
3为．此步可进适电当动降机低及电所动带机负运载行存频在率惯，性以由便于提步高进电电动动机机的自输身出及转所矩带；负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在 起TL动m时ax出—现—丢最步大，静在负停载止转时矩发。生越步。 步3．进步电进动电机动失机步及包所括带丢负步载和存越在步惯。性由于步进电动机自身及所带负载存在惯性，使得电动机在工作过程中不能立即起动和停止，而是在 在 起高动频时范 出围 现转 丢矩 步不 ，足 在时 停，止可 时适 发当 生提 越高 步驱 。动电路的驱动电压； 6这．种转失子步机说械明惯步性进对电步动进机电的动转机矩运不行足的，影拖响动能力不够。 （1．3）步在进工电作动过机程的中主，要应 性尽能量指避标免由于负载突变而引起误差。 解决方法：适减当小减步小进步电进动电机动的机驱的动驱电动流电，流以；便降低步进电动机的输出转矩。 若步用进外 电力动（机静失负步载包转括矩丢不步为和零越）步使。转子错开初始平衡位置一个角度。 1运）行步区距域角：包括静稳定区和动稳定区（见P102 图3. 从图看出，达到 ±π/2 时，即在定子齿与转子齿顺时针或反时针错开1/4个齿距时， 转矩T沿对应方向达到最大值，称为最大静转矩 Tsmax ，负载转矩必须小于最大静转矩，否则，根本带不动负载。 X=2θ/360=2x0. 转子的运行特点：在第一个脉冲作用下，转子产生的振荡还没达到最大振幅，第二个脉冲已经到来，改变通电状态。 5）连续运行频率fc和矩频特性
步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】
故有：L ＝ 0.2 Vmax / 2 ＋ 1.8 Vmax ＝ 0.4 m 得： Vmax ＝ 0.4 / （ 0.2 / 2 ＋ 1.8 ）＝ 0.211 m/s 所以，加速度为：a V 0.211 0 2.11 m/s 2
t 0.1
加速距离： 1 S0 V0 S 匀速距离：S2 Vmax
四、计算例题（直线运动）
已知：直线平台水平往复运动，最大行程L＝400 mm，同步带 传动；往复运动周期为T ＝ 4s；重复定位误差 0.05 mm； 平台运动质量M ＝ 10 kg，无外力。 求：电机型号、同步带轮直径、最大细分数。
1. 运动 / 2 0.2 m / s 设加速时间为0.1 S；(步进电机一般取加速时间为：0.1~1秒) (伺服电机一般取加速时间为：0.05~0.5秒) 则加减速时间共为0.2 S，且加减速过程的平均速度为最大速度的一 半。
全方位讲解步进电机 步进驱动器原理
单位：深圳市威山自动化
2012年3月
主要内容
步进电动机简介
驱动器简介
电机选型计算方法 计算例题
电机接线
评判步进系统好坏的依据 使用过程中常见问题及原因分析
步进驱动系统的常见问题 （FAQ)
步进电动机与交流伺服电动机的性能比较 驱动器产品测试对比
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史 2. 步进电动机的定义
3.
4. 5. 6. 7.
步进电动机的工作原理
步进电动机的机座号 步进电动机构造 步进电动机主要参数 步进电动机的特点
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史：德国百格拉公司于1973年发明了五相混
合式步进电机及其驱动器；1993年又推出了性能更加优越的三相
步进电机介绍ppt课件
齿距角： 步距角：
t
360 Zr
90
s
t
3
90 3
普通高等教育“十一五”国家级规划教 9
4.步进电机
2. 三相双三拍运行方式
按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电，每次同时给两 相绕组通电，且三次换接为一个循环。步距角与三相单三 拍运行方式的步距角相同。
AB相导通
BC相导通
普通高等教育“十一五”国家级规划教 10
普通高等教育“十一五”国家级规划教 17
4.步进电机
Tmax sin (Zr ) Tmax sin
( ) Tmax
Zr (WI )2 d
4
q
步进电动机的矩角特性
普通高等教育“十一五”国家级规划教 18
4.步进电机
(4)静态稳态区：在空载时，稳定平衡位 置对应于=0处，而=180度则为不 稳定平衡位置。在静态情况下，如受 外力矩的作用使转子偏离稳定平衡位 置，但没有超出相邻的不稳定平衡点， 则当外力矩除去以后，电动机转子在 静态转矩作用下仍能回到原来的稳定 平衡点，所以二个不稳定平衡点之间 的区域构成静态稳定区。
4.步进电机
当负载转矩为零，且不计阻尼作用时，用外力使转子偏离稳 定平衡位置一个小角度，然后释放，则转子将在电磁转矩作 用下向稳定位置运动，形成一个自由振荡，其运动方程为：
J d T dt
J
d 2 dt2
Tmax
sin
e
e Zr
J Z Tr max
d 2e dt2
sin e
0
sin e e
小步距角步进电动机中的转子齿数，必须满足一定的要 求，才能保证电机产生步进运动。
当A相极面下的定、转子齿对齐时，B和C极面下的齿就分别 和转子齿相错三分之一的转子齿，即3度。
步进电机及其工作原理 ppt课件
定子通电顺序: A→C→B→A
转子旋转方向： 逆时针
1 2
A C
C
步距角：
θb = 60°
C
B
1 2
60°
B
A 1 2 A A
B 60° A
1 2
60° 1 2
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： AB→BC→CA→AB
A 1B
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
2 B
匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有
三相步进电机：
θb = 360° 360° 3° (1.5° )
m* Z * C 3* 40* 1(2)
五相步进电机：
θb = 360° 360° 1.5° (0.75° )
m * Z * C 5 * 48* 1(2)
转子转动的原因分析
A 1
1
1 4
2 3
4
C
C
A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序: A→C→B→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 30°
A
1
4
2
3
A A
A
C
30°
4
1
2 3
C
30°
C
B
4
1 2
4 3
1
3
2
B
B
A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序：
A
AB→BC→CA→AB 转子旋转方向：
1
B
2 4
逆时针
B
3
步距角：
步进电动机(第7章)
θe= π/2
T
π/2 0 π 3π/2 θe Tem
1
θe
T1
控制电机 T π/2 0 π 3π/2 θe 转子位置不同， 电机产生的转矩 是不同的。
当θe<+π时，转矩的方向是使转子位置趋 向失调角为0，与θe角增加的方向相反，故取转 矩为负值。当θe > +π时，转矩的方向与θe角增 加的方向相同，故取转矩为正值。 θe=5π/4 θe= π/2 θe θe Tem T1 T1 Tem 1 1
控制电机
切线机
控制电机
幻灯机
二、典型结构
步进电动机按 励磁方式可分为反 应式、永磁式和感 应子式，其中反应 式结构简单，使用 普遍。右图为一台 三相反应式步进电 动机的典型结构图。
控制电机
二、工作原理
步进电动机的工作原理是磁通总是走磁阻最小的 路径,由于磁力线的扭曲而产生拖动转矩。 三相反应式步进电动机按通电方式的不同，每步转动不 同的角度。下面以三相单三拍为例，说明其工作原理。
Tem
f
k 脉冲分配
器和功放
控制电机
步进电动机的驱动需要结合数字技术、 计算机技术和电力电子技术。 步进电动机被广泛应用于需要精确定 位和定速的控制系统中，例如数控机床、 绘图仪器、机器人等领域。
步进电动机
脉冲分配 器和功放
控制电机
XY操作台
控制电机
恒流泵
控制电机
打印机
控制电机
激光排版
控制电机
3. 齿距角： 一个齿距对应的角度，称为齿距角 θe
θ t 。其电角度相当于一对极距，即 齿距角θ t e =2π rad。
4. 失调角：
定子齿轴线与转子齿轴线 之间的夹角，称为失调角θ e 。 通常用电角度表示。
T
π/2 0 π 3π/2 θe Tem
1
θe
T1
控制电机 T π/2 0 π 3π/2 θe 转子位置不同， 电机产生的转矩 是不同的。
当θe<+π时，转矩的方向是使转子位置趋 向失调角为0，与θe角增加的方向相反，故取转 矩为负值。当θe > +π时，转矩的方向与θe角增 加的方向相同，故取转矩为正值。 θe=5π/4 θe= π/2 θe θe Tem T1 T1 Tem 1 1
控制电机
切线机
控制电机
幻灯机
二、典型结构
步进电动机按 励磁方式可分为反 应式、永磁式和感 应子式，其中反应 式结构简单，使用 普遍。右图为一台 三相反应式步进电 动机的典型结构图。
控制电机
二、工作原理
步进电动机的工作原理是磁通总是走磁阻最小的 路径,由于磁力线的扭曲而产生拖动转矩。 三相反应式步进电动机按通电方式的不同，每步转动不 同的角度。下面以三相单三拍为例，说明其工作原理。
Tem
f
k 脉冲分配
器和功放
控制电机
步进电动机的驱动需要结合数字技术、 计算机技术和电力电子技术。 步进电动机被广泛应用于需要精确定 位和定速的控制系统中，例如数控机床、 绘图仪器、机器人等领域。
步进电动机
脉冲分配 器和功放
控制电机
XY操作台
控制电机
恒流泵
控制电机
打印机
控制电机
激光排版
控制电机
3. 齿距角： 一个齿距对应的角度，称为齿距角 θe
θ t 。其电角度相当于一对极距，即 齿距角θ t e =2π rad。
4. 失调角：
定子齿轴线与转子齿轴线 之间的夹角，称为失调角θ e 。 通常用电角度表示。
步进电机的运行
第7章 控制电机 电机及机床电器控制 2、绘制矩形
执行菜单命令Place→Rectangle，可将编辑状 态切换到画直角矩形模式。此时鼠标指针旁边会 多出一个大十字符号，将大十字指针中心移动到 坐标轴原点处，单击鼠标左键，确定直角矩形的 左上角，移动鼠标指针至矩形的右下角，单击鼠 标左键，结束这个矩形的绘制过程，如下图所示。
第7章 控制电机 电机及机床电器控制
教学方法
项目教学法：1、引出问题；2项目分析；3、行为引导法；4、学练结合
电电机机及及机机床电床器电控气制控制
学时、教具、课前准备
学时：8学时 教具：步进电机、步进电机控制装备、万用表 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备；
教学过程
一、项目提出
步进电动机是受其输入信号，即一系列的电脉冲控制而动作的。 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。为使电动机能够输出足够的功率，经环形分配 器产生的脉冲信号还需进行功率放大。环形分配器、功率放大器以及 其它控制线路组合称为步进电动机的驱动电源，它对步进电动机来说 是不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和控制器构成步进电动 机传动控制系统，如图所示。
CP脉冲 方向电平 清零
可逆计数器
方式
2．软件环分 知识点三 步进电动机的驱动电路
EPROM
输 出 状 态
零 位 输 出
电电机机及及机机床电床器电控气制控制
一）单电压限流型驱动电 二）双电压驱动电路 三）斩波驱动电路 四）升频升压驱动电路 五）细分驱动电路
知识点四 步进电动机的运行特性及使用 一）步进电动机的运行特性及影响因素 1．矩角特性 2．单步运行特性 3．连续脉冲运行特性 4．加减速特性 5．脉冲信号频率对步进电动机运行的影响 6．转子机械惯性对步进电动机运行的影响 7. 步进运行和低频振荡
第07章-步进电动机
随着外加脉冲频率的提高，步进电动机进入连续运 行状态。 在伺服系统中，步进电动机经常做起动、制 动、正转、反转和调速等动作，并在各种频率下运行。 这就要求步进电动机的步数与脉冲数严格相等，既不丢 步，也不越步，而且转子的转动应是平稳的。否则，步 进电动机系统的“步进”精度就失去了意义。因此，在 伺服系统中步进电动机必须具有良好的动特性。
相应的步距角为
te 2π
be
te
N
2π N
（7-4） （7-5）
-18-
第七章 步进电动机
所以，当拍数一定时，无论转子齿数是多少，用电 角度表示的步距角是一定值。对于三相步进电动机，通 电方式为单三拍或双三拍时，步距角为2π/3电角度；通 电方式为六拍时，步距角为π/3电角度。
-12-
第七章 步进电动机 对于三相步进电动机，当通电方式为单三拍或双三
拍时，N = m ；当通电方式为六拍时，N = 2m 。
可见，步进电动机的步距角和定子相数和转子齿数 成反比。定子相数越多，则步距角越小，精度越高，但 供电电源和电机结构也越复杂。所以，一般步进电动机 的相数不超过六相，而且主要是通过增加转子齿数来提 高系统精度。
直流电源
驱动控制器
步进电动机
图7-2 步进电动机的系统构成
机械传动
-6-
第七章 步进电动机
第二节 步进电动机的工作原理
一、通电方式的分析 1. 三相单三拍通电方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30 o
A
A
30 o
A
Z
1
Y
Z
1
4
B
2
4
3
CB
Y
2
Z
1
2
相应的步距角为
te 2π
be
te
N
2π N
（7-4） （7-5）
-18-
第七章 步进电动机
所以，当拍数一定时，无论转子齿数是多少，用电 角度表示的步距角是一定值。对于三相步进电动机，通 电方式为单三拍或双三拍时，步距角为2π/3电角度；通 电方式为六拍时，步距角为π/3电角度。
-12-
第七章 步进电动机 对于三相步进电动机，当通电方式为单三拍或双三
拍时，N = m ；当通电方式为六拍时，N = 2m 。
可见，步进电动机的步距角和定子相数和转子齿数 成反比。定子相数越多，则步距角越小，精度越高，但 供电电源和电机结构也越复杂。所以，一般步进电动机 的相数不超过六相，而且主要是通过增加转子齿数来提 高系统精度。
直流电源
驱动控制器
步进电动机
图7-2 步进电动机的系统构成
机械传动
-6-
第七章 步进电动机
第二节 步进电动机的工作原理
一、通电方式的分析 1. 三相单三拍通电方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30 o
A
A
30 o
A
Z
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2
《步进电机》课件
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步进电机的分类与特点
分类
根据相数可分为单相、两相、三 相和多相步进电机；根据结构可 分为反应式、永磁式和混合式步 进电机。
特点
步进电机具有较高的控制精度、 响应速度快、运行平稳、低噪音 等优点，广泛应用于各种自动化 设备和控制系统。
步进电机的发展历程与趋势
发展历程
步进电机最初由美国在上世纪初发明，经过近百年的发展，技术不断进步，性 能不断提升。
检查机械部分
检查电机机械部分是否有卡滞、松 动等现象，确保机械部分正常运行 。
步进电机的寿命与可靠性
正确使用
按照电机使用说明书正确 使用，避免超载、过热等 现象。
定期维护
按照维护计划定期对电机 进行维护，延长电机使用 寿命。
环境因素
注意电机运行环境，避免 高温、潮湿、腐蚀等恶劣 环境对电机寿命的影响。
在自动化生产线中，步进电机通常与PLC控制系统配合使用，实现生产线的自动化 控制和监控。
步进电机在机器人领域的应用
步进电机是机器人技术中的重要 组成部分，用于驱动机器人的关
节、手臂、腿部等运动部件。
步进电机能够实现机器人的灵活 运动和精确控制，提高机器人的
运动性能和工作效率。
在机器人领域中，步进电机通常 与伺服控制系统配合使用，实现 机器人的高精度控制和稳定运行
《步进电机》课件
目录
• 步进电机简介 • 步进电机的结构与组成 • 步进电机的驱动控制 • 步进电机的应用场景与案例 • 步进电机的维护与保养
01
步进电机简介
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机电元件，通过控制输入 的脉冲数量和频率，实现电机的步进转动。
第7章 数控机床的进给伺服系统PPT课件
起动频率fq 的选择 先计算电机轴上的等效负载转动惯量：
式中 J1、J2——齿轮的转动惯量(N·m·s2)；J3——丝杠的转动惯量 d ——冲当量(mm／脉冲)。
然后进行负载启动频率fqF 的估算； 式中 fq——空载启动频率(Hz)，T——由矩频特性决定的力矩(Nm)
J——电机转子转动惯量(N·m·s2)。 依照机床要求的启动频率fqF ，可选择fq
第七章 数控机床的进给伺服系统
7-1 概述 7-2 步进电动机及其驱动系统 7-3 直流伺服电动机及其速度控制 7-4 交流伺服电动机及其速度控制 7-5 主轴驱动 7-6 位置控制
§ 7-1 概述
立式铣床
加工中心 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
伺服驱动系统（Servo System)
称做空载运行频率fmax。它也是步进电动机的重要性能指标，对于提高 生产率和系统的快速性具有重要意义。
fmax 应能满足机床工作台最高运行速度。
6. 运行矩频特性 运行矩频特性T＝f(F)是描述步进电动
机连续稳定运行时，输出转矩T与连续运行 T 频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转 时承载能力的动态性能指标。
f
三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2）满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； （3）抗干扰能力强，工作可靠； （4）成本低，效率高，安装维修方便。
1.步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：
θ＝ 360 (°) Z mK
式中 m—步进电动机相数 Z—转子齿数 K—控制方式系数， K=拍数p/相数m
式中 J1、J2——齿轮的转动惯量(N·m·s2)；J3——丝杠的转动惯量 d ——冲当量(mm／脉冲)。
然后进行负载启动频率fqF 的估算； 式中 fq——空载启动频率(Hz)，T——由矩频特性决定的力矩(Nm)
J——电机转子转动惯量(N·m·s2)。 依照机床要求的启动频率fqF ，可选择fq
第七章 数控机床的进给伺服系统
7-1 概述 7-2 步进电动机及其驱动系统 7-3 直流伺服电动机及其速度控制 7-4 交流伺服电动机及其速度控制 7-5 主轴驱动 7-6 位置控制
§ 7-1 概述
立式铣床
加工中心 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
伺服驱动系统（Servo System)
称做空载运行频率fmax。它也是步进电动机的重要性能指标，对于提高 生产率和系统的快速性具有重要意义。
fmax 应能满足机床工作台最高运行速度。
6. 运行矩频特性 运行矩频特性T＝f(F)是描述步进电动
机连续稳定运行时，输出转矩T与连续运行 T 频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转 时承载能力的动态性能指标。
f
三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2）满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； （3）抗干扰能力强，工作可靠； （4）成本低，效率高，安装维修方便。
1.步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：
θ＝ 360 (°) Z mK
式中 m—步进电动机相数 Z—转子齿数 K—控制方式系数， K=拍数p/相数m
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控制电机
第7章 步进电动机
中国矿大信电学院
第7章 步进电动机
7.1 反应式步进电动机的工作原理 和基本特点
7.2 反应式步进电动机的运行特性 7.3 步进电动机主要性能指标和技术数据 7.4 步进电动机的应用举例
第7章 步进电动机
本章要求：
熟练掌握步进电动机的工作原理,熟悉步进电 动机的基本特点。 熟练掌握步进电动机的矩角特性和静态转矩。 熟悉并掌握步进电动机的单步运行状态。 熟练掌握步进电动机的连续脉冲运行和运动特性 熟悉步进电动机的主要性能指标。
控制电机
二、工作原理
步进电动机的工作原理是磁通总是走磁阻最小的 路径,由于磁力线的扭曲而产生拖动转矩。
三相反应式步进电动机按通电方式的不同，每步转动不 同的角度。下面以三相单三拍为例，说明其工作原理。
控制电机
控制电机
三相步进电动机具有三相单三拍、三相六 拍和三相双三拍运行状态。 “三相”：步进电动机具有三相定子绕组。 “单、双”：每次只有一相（单）或两相（双）绕
一台四相步进电动机，设其为四相八拍运行。 转子上共有50个齿，计算n=1000r/min时，控 制脉冲频率？
60 f n
NZ R
fnN R1 Z0 8 0 50 06.6 6H 6 7 z 60 60
控制电机
4. 步进电动机具有自锁能力
当控制电脉冲停止输入，而让最后一个 脉冲控制的绕组继续通直流电时，电机 可以保持在固定的位置上。这样，步进 电动机可以实现停车时转子定位。
组通电。 “三拍”：每三次换接为一个循环。有三种通电状态
A-B-C-A…… “六拍”：每六次换接为一个
循环。有六种通电状态。
A-AB-B-BC-C-CA-A……
原理动画
控制电机
三、基本特点
1. 步进电动机工作时，每相绕组不是恒定的通
电，而是由专门的驱动电源供给，通过“环形分
配器”按一定规律轮流通电。这种通电方式称为
7.1 反应式步进电动机的工作原理和基控本制特电机点
一、概述
步进电动机称为脉冲电动机，是数字控制系
统中的一种执行元件。其作用是将脉冲电信
号转换为角位移或直线位移。
步进电动机角位移与脉冲k成正比。
步进电动机速度与脉冲频率成正比。 具有同步特性。
n
n
步进电动机
Tem
f
k 脉冲分配
器和功放
控制电机
步进电动机的驱动需要结合数字技术、 计算机技术和电力电子技术。
步进电动机转子齿距角 θt 为： θ t = 360o / ZR
步距角θb为：
b
t
N
3600 NZR
因为电脉冲每循环一次（经
过N拍），转子正好转过一
个齿距，因此每一个脉冲转
过1/N齿距（步距角）。 N =
k m （k=1，2 m = 相数）
控制电机
步距角θb为：
b
t
N
3600 NZR
为提高工作精度，要求步距角小，可通过增
加 N 或 ZR 来实现。但 N 大，则m大，电机、电 源结构复杂，因此通常 ZR 数值大。
控制电机
下图为一台四相步进电动机，设其为四相 单四拍运行。转子上共有50个齿，计算其齿距 角 θ t和步距角θb 。
A
B
C
D
八拍运行？
t3 56 0 7 0 .2 ; b4 3 5 6 0 0 1 .8
些齿与转子齿的相对位置及所产生的转矩都是相
步进电动机被广泛应用于需要精确定 位和定速的控制系统中，例如数控机床、 绘图仪器、机器人等领域。
步进电动机
脉冲分配 器和功放
控制电机
XY操作台
控制电机
恒流泵
控制电机
打印机
控制电机
激光排版
控制电机
切ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机
控制电机
幻灯机
二、典型结构
步进电动机按 励磁方式可分为反 应式、永磁式和感 应子式，其中反应 式结构简单，使用 普遍。右图为一台 三相反应式步进电 动机的典型结构图。
转速与脉冲频率成正比，每输入一个脉冲，转子
转过整个圆周的 1 /（N ZR ），也就是转过 1 /（N ZR ）转，故转速为：
n 60 f
NZ R
n
步进电动机
f
脉冲分配
器和功放
控制电机
n =（60 f）/（N ZR ）r/min
转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数，而与电
压、负载、温度等因素无关。当转子齿数一定时，
转子的转速和转向就由脉冲频率和通电顺序决定。
因此，改变电脉冲输入的情况，就可方便的控制
电动机的正、反转，快速启动，制动以及改变转
速的大小。 步进电动机
n60 f 36600 f fb
的转速还可用步 NRZ NRZ3606
距角来表示，用
步距角表示转速
则为：
控制电机
n =频( f率θf一b )/定6o时，r/步mi距n 角越小，转速越低，电 机输出功率越小。从提高加工精度上要求，应 选用小的步距角，但从提高输出功率上要求， 步距角又不能取的太小。一般步距角应根据系 统中应用的具体情况进行选取。
θ t 。其电角度相当于一对极距，即 齿距角θ t e =2π rad。
4. 失调角：
θe
定子齿轴线与转子齿轴线 之间的夹角，称为失调角θ e 。 通常用电角度表示。
θe =0 时的位置称稳定平 衡位置或协调位置。
转子
θte
控制电机
5. 单相通电的距角特性：
单相通电时，通电相极下的齿会产生转矩，这
控制电机
3. 反应式步进电动机可进行角度控制，也可进 行速度控制。
角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就 换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉 冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲数 成正比。
步进电动机
脉冲分配
k 器和功放
控制电机
速度控制时，送入步进电动机的是连续脉冲，
各相绕组不断的轮流通电，步进电动机连续运转，
“分配方式”。不管分配方式如何，每循环一次，
控制电脉冲个数总等于拍数N，而加在每相绕组
上的脉冲电压个数却等于1，因而控制绕组电脉冲 频率f是每相绕组脉冲电压频率 f相 的N倍，即
步进电动机
f = N f相
脉冲分配 器和功放
控制电机
2. 每输入一个电脉冲信号，转子转过的角
度称步距角，用 θb 表示。 （ZR为转子齿数）
7.2 反应式步进电动机的运行特性
一、 矩角特性和静态转矩
1.
静止状态：
控制脉冲停止时，如果某相绕组仍通 入恒定不变的电流，将转子固定于某
一位置上，保持不动。
2. 自锁：
静止状态时，即使有一个小的扰
动，使转子偏离此位置，磁拉力也 能把转子拉回来。即：电机能可靠 地锁在静止位置的功能。
控制电机
3. 齿距角： 一个齿距对应的角度，称为齿距角
第7章 步进电动机
中国矿大信电学院
第7章 步进电动机
7.1 反应式步进电动机的工作原理 和基本特点
7.2 反应式步进电动机的运行特性 7.3 步进电动机主要性能指标和技术数据 7.4 步进电动机的应用举例
第7章 步进电动机
本章要求：
熟练掌握步进电动机的工作原理,熟悉步进电 动机的基本特点。 熟练掌握步进电动机的矩角特性和静态转矩。 熟悉并掌握步进电动机的单步运行状态。 熟练掌握步进电动机的连续脉冲运行和运动特性 熟悉步进电动机的主要性能指标。
控制电机
二、工作原理
步进电动机的工作原理是磁通总是走磁阻最小的 路径,由于磁力线的扭曲而产生拖动转矩。
三相反应式步进电动机按通电方式的不同，每步转动不 同的角度。下面以三相单三拍为例，说明其工作原理。
控制电机
控制电机
三相步进电动机具有三相单三拍、三相六 拍和三相双三拍运行状态。 “三相”：步进电动机具有三相定子绕组。 “单、双”：每次只有一相（单）或两相（双）绕
一台四相步进电动机，设其为四相八拍运行。 转子上共有50个齿，计算n=1000r/min时，控 制脉冲频率？
60 f n
NZ R
fnN R1 Z0 8 0 50 06.6 6H 6 7 z 60 60
控制电机
4. 步进电动机具有自锁能力
当控制电脉冲停止输入，而让最后一个 脉冲控制的绕组继续通直流电时，电机 可以保持在固定的位置上。这样，步进 电动机可以实现停车时转子定位。
组通电。 “三拍”：每三次换接为一个循环。有三种通电状态
A-B-C-A…… “六拍”：每六次换接为一个
循环。有六种通电状态。
A-AB-B-BC-C-CA-A……
原理动画
控制电机
三、基本特点
1. 步进电动机工作时，每相绕组不是恒定的通
电，而是由专门的驱动电源供给，通过“环形分
配器”按一定规律轮流通电。这种通电方式称为
7.1 反应式步进电动机的工作原理和基控本制特电机点
一、概述
步进电动机称为脉冲电动机，是数字控制系
统中的一种执行元件。其作用是将脉冲电信
号转换为角位移或直线位移。
步进电动机角位移与脉冲k成正比。
步进电动机速度与脉冲频率成正比。 具有同步特性。
n
n
步进电动机
Tem
f
k 脉冲分配
器和功放
控制电机
步进电动机的驱动需要结合数字技术、 计算机技术和电力电子技术。
步进电动机转子齿距角 θt 为： θ t = 360o / ZR
步距角θb为：
b
t
N
3600 NZR
因为电脉冲每循环一次（经
过N拍），转子正好转过一
个齿距，因此每一个脉冲转
过1/N齿距（步距角）。 N =
k m （k=1，2 m = 相数）
控制电机
步距角θb为：
b
t
N
3600 NZR
为提高工作精度，要求步距角小，可通过增
加 N 或 ZR 来实现。但 N 大，则m大，电机、电 源结构复杂，因此通常 ZR 数值大。
控制电机
下图为一台四相步进电动机，设其为四相 单四拍运行。转子上共有50个齿，计算其齿距 角 θ t和步距角θb 。
A
B
C
D
八拍运行？
t3 56 0 7 0 .2 ; b4 3 5 6 0 0 1 .8
些齿与转子齿的相对位置及所产生的转矩都是相
步进电动机被广泛应用于需要精确定 位和定速的控制系统中，例如数控机床、 绘图仪器、机器人等领域。
步进电动机
脉冲分配 器和功放
控制电机
XY操作台
控制电机
恒流泵
控制电机
打印机
控制电机
激光排版
控制电机
切ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机
控制电机
幻灯机
二、典型结构
步进电动机按 励磁方式可分为反 应式、永磁式和感 应子式，其中反应 式结构简单，使用 普遍。右图为一台 三相反应式步进电 动机的典型结构图。
转速与脉冲频率成正比，每输入一个脉冲，转子
转过整个圆周的 1 /（N ZR ），也就是转过 1 /（N ZR ）转，故转速为：
n 60 f
NZ R
n
步进电动机
f
脉冲分配
器和功放
控制电机
n =（60 f）/（N ZR ）r/min
转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数，而与电
压、负载、温度等因素无关。当转子齿数一定时，
转子的转速和转向就由脉冲频率和通电顺序决定。
因此，改变电脉冲输入的情况，就可方便的控制
电动机的正、反转，快速启动，制动以及改变转
速的大小。 步进电动机
n60 f 36600 f fb
的转速还可用步 NRZ NRZ3606
距角来表示，用
步距角表示转速
则为：
控制电机
n =频( f率θf一b )/定6o时，r/步mi距n 角越小，转速越低，电 机输出功率越小。从提高加工精度上要求，应 选用小的步距角，但从提高输出功率上要求， 步距角又不能取的太小。一般步距角应根据系 统中应用的具体情况进行选取。
θ t 。其电角度相当于一对极距，即 齿距角θ t e =2π rad。
4. 失调角：
θe
定子齿轴线与转子齿轴线 之间的夹角，称为失调角θ e 。 通常用电角度表示。
θe =0 时的位置称稳定平 衡位置或协调位置。
转子
θte
控制电机
5. 单相通电的距角特性：
单相通电时，通电相极下的齿会产生转矩，这
控制电机
3. 反应式步进电动机可进行角度控制，也可进 行速度控制。
角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就 换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉 冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲数 成正比。
步进电动机
脉冲分配
k 器和功放
控制电机
速度控制时，送入步进电动机的是连续脉冲，
各相绕组不断的轮流通电，步进电动机连续运转，
“分配方式”。不管分配方式如何，每循环一次，
控制电脉冲个数总等于拍数N，而加在每相绕组
上的脉冲电压个数却等于1，因而控制绕组电脉冲 频率f是每相绕组脉冲电压频率 f相 的N倍，即
步进电动机
f = N f相
脉冲分配 器和功放
控制电机
2. 每输入一个电脉冲信号，转子转过的角
度称步距角，用 θb 表示。 （ZR为转子齿数）
7.2 反应式步进电动机的运行特性
一、 矩角特性和静态转矩
1.
静止状态：
控制脉冲停止时，如果某相绕组仍通 入恒定不变的电流，将转子固定于某
一位置上，保持不动。
2. 自锁：
静止状态时，即使有一个小的扰
动，使转子偏离此位置，磁拉力也 能把转子拉回来。即：电机能可靠 地锁在静止位置的功能。
控制电机
3. 齿距角： 一个齿距对应的角度，称为齿距角