步进电机及其工作原理详细图文

定子通电顺序： AB→BC→CA→AB 转子旋转方向： 逆时针 步距角：
B
4 3
A
1
A
2
4
B
3
2
1
B
C
B
C
A
30 °
θb = 30°
A
2
A
2 1 4 3
B
3
C
B
1 4
B
C
C
制作：张津
A
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： BA→AC→CB→BA 转子旋转方向： 顺时针 步距角：
1
2 A A 1 2
360 ° θb = m* Z * C
式中：m －定子相数 4 3 Z － 转子齿数 A C －通电方式 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：
△ △A △B △C
1
2 3 4 5 6 7 8 9
制作：张津
环行分配器的工作原理
如果用D触发器,则触发器的输入端就是D端，它的信号也 取自触发器本身，不过这中间还要加一定的外接无源电路。触 发器的输出和输入通过一定的外电路连接在一起，构成一个封 闭的整体环形电路，只要有¦¤x这个单序列脉冲它就能连续不断 地输出ΔA、ΔB、ΔC，这就是我们把它称为环行分配器的道 理。即环行就是触发器的输入由其输出连接，分配就是根据步 进电机定子绕组的通电顺序要求对Δx的序列脉冲进行再分配。 所以也常直接称其为脉冲分配器。
制作：张津
60
°
C
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： BA→AC→CB→BA 转子旋转方向： 逆时针
A C 60° A
1 2
A B
1 2
B
C
B
A A B C
1 2
步距角：
60
θb = 60°
A
°
C 1 2
B
B
C
B A
制作：张津
60 °
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
360 360 ° ° θb = (1.5 = =3 ° °) m * Z * C 3* 40* 1(2)
五相步进电机：
360 360 ° ° θb = (0.75 = = 1.5 ° °) m * Z * C 5 * 48 * 1(2)
制作：张津
转子转动的原因分析
A 1 4 2 A
A 1 2 3 A
定子通电顺序： A→AB→B→BC→C→CA→A 转子旋转方向： 顺时针 步距角： θb = 30°
30°
A 1
A
1 2
A
30 °
B
1 2
B
2 A A C
2 1
B
B
A
A B C
2 1
30°
B
C 1 2
B
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 C
1 2
A
C
1 2
B
1
C
C
2 A A
A
A C 1 2 B C
2 1
B
C
1
2
B
B
C
30°
B
B
° 30
A
制作：张津
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→B→C→A 转子旋转方向： 逆时针 步距角：
B
4 1 3
A B
2
A 1 4 3 A
30°
2
θb = 30°
30°
进给 脉冲 脉冲 混合 电路 加减 脉冲 分配 电路 加减 速 电路 环形 分配 器 功率 至步进 放大 器 电机绕阻
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 将来自加减速电路的一系列进给脉冲转换成控制步进电 机定子绕阻通、断电的电平信号，电平信号状态的改变次数 及顺序与进给脉冲的个数及方向对应。 5. 功率放大器 将环形分配器输出的mA级电流进行功率放大，一般由 前置放大器和功率放大器组成。
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
A 1 4 2 A
步进电机节拍运动动画
A 1 2 3 A
制作：张津
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
�单相轮流通电 单相轮流通电（ （M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A �双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA �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
△A △B △C
QA R CP
△X 复位

QA S DA R
QB CP
QB S DB R
QC CP
QC S DC
制作：张津
环行分配器的工作原理 三相单三拍工作方式：A→B→C→A 当QA有输出ΔA，就使步进电机的A相通电， 当QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电， 当QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。 输出波形如下
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：
A 1
1 2
A B
2 A A 2
B
θb = 60°
C
2 1
B
1 A
C
60 °
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→C→B→A 转子旋转方向： 逆时针 步距角：
C
1
A
A 1
2
C
2 A A
θb = 60°
60°
C
1 2
B
2
B
B
60 °
1 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： AB→BC→CA→AB 转子旋转方向：
B
2
A
1
A B C 2 B 1 C B
60 °
顺时针 步距角：
A A
2 1
θb = 60°
B
A B C
2 1
B
C A 60° A
4
A
1 2 3
A B C
4 2 3 1
30°
B
B
C
A
A A
A C
3
θb = 30°
B
1
C
1 4
B
4 2
2
3
B
B
C
A
制作：张津
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→B→BC→C→CA→A 转子旋转方向：逆时针 步距角： θb = 15°
A 1 4 3 A 2 B
4 3
步进电机及其工作原理
制作：张津
步进电机外形结构
常见步进电机外形构造
制作：张津
步进电机内部结构
制作：张津
步进电机内部结构
步进电机的内部构造
制作：张津
步进电机分类
� 按照力矩产生原理分类 —— 激磁式 反应式 混合式 � 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 (顺轴式)
制作：张津
环行分配器
将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列 脉冲的装置叫环行分配器。 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 位移驱动信号Δx或Δy。
Φ = N ⋅ θb
♠ 控制输入给步进电机的脉冲的频率可以控制步进电机的转速
360 ° 60 ⋅ f ⋅ 60 ⋅ f ⋅θb 60f mZC n= = = 360 360 mZC ° °
♠ 控制步进电机定子绕组的通电顺序可以控制步进电机的转动 方向
制作：张津
步进电机的驱动控制
制作：张津
步进电机的驱动控制
C
1 2
A 2 1 4 A
制作：张津
B
4
3
3 C
C
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
A
A
定子通电顺序: A→C→B→A 转子旋转方向： 顺时针 步距角：
A 1 4 3 2
30°
C
4 3
1 2