经典步进电机的工作原理.ppt
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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
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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
步进电机伺服电机工作原理通用课件
机器人中的关节、手臂等部位通常由伺服电机驱 动，通过控制伺服电机的转动角度和速度，实现 机器人的精确运动控制。
03 伺服电机在自动化生产线中的应用
自动化生产线中的高精度定位、物料搬运等环节 常常使用伺服电机作为驱动元件，实现高精度的 定位和运动控制。
05
总结与展望
工作原理总结
步进电机工作原理
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。
步进电机在运行过程中不会出现丢步现象，具有较高的可靠性。
02
伺服电机工作原理
伺服电机简介
伺服电机是一种能够精确控制其转动角度和速度 01 的电机，广泛应用于各种自动化设备和控制系统
。
伺服电机通常由定子和转子组成，定子中包含控 02 制磁场方向的线圈，而转子则包含永磁体。
伺服电机具有高精度、快速响应、高动态性能等 03 特点，能够实现精确的位置控制和速度控制。
伺服电机工作原理
伺服电机是一种将输入的电信号转换成角位移或线位移的 机电元件，通过控制输入的电压或电流，实现电机的连续 转动。
两者比较
步进电机和伺服电机在工作原理上存在一定的差异，步进 电机通过控制脉冲数量和频率实现步进转动，而伺服电机 通过控制输入的电压或电流实现连续转动。
应用前景展望
01
步进电机应用前景
通过改变输入到伺服电机的电流或电压的大小和方向，可以精确控制电 机的转动速度和方向，从而实现精确的位置和速度控制。
伺服电机的控制系统通常由控制器、驱动器和电机组成，控制器负责发 送控制信号，驱动器负责将控制器发出的信号转换为能够驱动电机的能 量，而电机则负责执行控制器的指令，实现精确的转动控制。
03 伺服电机在自动化生产线中的应用
自动化生产线中的高精度定位、物料搬运等环节 常常使用伺服电机作为驱动元件，实现高精度的 定位和运动控制。
05
总结与展望
工作原理总结
步进电机工作原理
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。
步进电机在运行过程中不会出现丢步现象，具有较高的可靠性。
02
伺服电机工作原理
伺服电机简介
伺服电机是一种能够精确控制其转动角度和速度 01 的电机，广泛应用于各种自动化设备和控制系统
。
伺服电机通常由定子和转子组成，定子中包含控 02 制磁场方向的线圈，而转子则包含永磁体。
伺服电机具有高精度、快速响应、高动态性能等 03 特点，能够实现精确的位置控制和速度控制。
伺服电机工作原理
伺服电机是一种将输入的电信号转换成角位移或线位移的 机电元件，通过控制输入的电压或电流，实现电机的连续 转动。
两者比较
步进电机和伺服电机在工作原理上存在一定的差异，步进 电机通过控制脉冲数量和频率实现步进转动，而伺服电机 通过控制输入的电压或电流实现连续转动。
应用前景展望
01
步进电机应用前景
通过改变输入到伺服电机的电流或电压的大小和方向，可以精确控制电 机的转动速度和方向，从而实现精确的位置和速度控制。
伺服电机的控制系统通常由控制器、驱动器和电机组成，控制器负责发 送控制信号，驱动器负责将控制器发出的信号转换为能够驱动电机的能 量，而电机则负责执行控制器的指令，实现精确的转动控制。
步进电机 ppt课件
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
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步进电机工作原理
上述控制方式三相单三拍，得电顺序 是A→B →C →A，电机逆时针转
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
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步进驱动器
传感器
步进电机
连轴器
工作台
丝杆
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1
步进电机结构和工作原理
1、步进电机是将电脉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控 制脉冲信号的频率和脉冲数。
脉冲越多，电机转动的角度越大。 脉冲频率越高，电机转速越快，但不能超
过最高频率，否则电机的力矩迅速减小， 电机不转
2、电机的转速和相序切换的频率有关，切换得越快，电 机转动的越快。电机转动的方向和相序有关。
3、电机每拍转动的角度，称步距角Ɵ。步距角和电机的 结构有关。Ɵ=360°/mzk，其中m为定子绕组的相数；Z 为转子的齿数；k为通电方式。M相m拍时，k=1，m相2m 拍时，k=2.
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如上例中，m=3，z=4，k=1。 所以Ɵ=360°/mzk= 360°/3*4*1=30°
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
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步进电机的工作原理
上述控制方式三相单三拍，得电顺序为 A→C→B→A，电机顺时针转。
《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；
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整理ppt
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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。
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（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
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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。
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（2）通电方式 单双相轮流通电方式
步进电机(计算) PPT
3．某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径 d1=64mm，d2=80mm，齿轮宽度B=20mm，丝杠直径 d3=40mm，长度l=1500mm，工作台质量m=150kg。在某一 时刻，齿轮转速n1=500r/min，n2=400r/min，工作台移动速 度v=2m/min，试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。
初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 θ: 步进电机步距角, (o)/脉冲 t : 滚珠丝杆导程，mm δ: 脉冲当量，mm/脉冲
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2)步进电机选择步骤
② 计算惯量 设传动系统如右图所示：
伺服系统总惯量JG为 JG=Jm+Jleq
式中：Jm ——步进电机转子转动惯量 Jleq —— 换算到电机轴上的等效负载转动惯量
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4.步进电机的选择
1)步进电机选择原则：
① 步矩角与机械系统相匹配，以得到系统所需的
= t/360 i
② 保证电机输出转矩，大于负载所需转矩
③ 能与机械系统的负载惯量相匹配 为使电机具有良好的起动性能及较快的响应速度
推荐 Jleq/Jm<=4 式中 Jleq为系统等效负载转动惯量
解：脉冲当量
δ 丝 杠 导 程步 距 角 θ传 动 比 i = 360o
δ 3 6 0 o 0 .0 0 53 6 0
3
i=
=
= 0 .6=
导 程 θ 40 .7 5
5
所以，减速器传动比为 3:5。
返回
2、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减 速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为 Z1=27，步进电动机转子转子齿数Zr=48，并设定步进电动 机每走一步，工作台移动5μm。当丝杠导程t=4mm，时， 试求齿轮2的齿数Z2。
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。
步进电机及其工作原理课件
追求更高的定位精度和速度控制精度， 以满足高精度加工和快速响应的需求。
优化电机设计，提高电机的效率和功 率密度，以降低能耗和提高工作效率。
智能化、网络化的趋势
集成传感器和控制系统，实现电机状态的实时监测和自动 调整。
通过互联网和无线网络实现远程监控和控制，提高生产效 率和设备利用率。
新材料、新工艺的应用
步进电机的效率与发热
效率（Efficiency）
步进电机在工作过程中，输出功率与输入功率的比值，反映了电机的能量利用效 率。
发热（Heat Generation）
由于线圈电阻以及铁芯的磁滞、涡流等损失，步进电机在工作过程中会产生热量， 需要采取散热措施以防止过热。
05
步机的展 与展望
高精度、高效率的追求
摄影和摄像设备
用于云台的控制和调整。
02
步机的工作理
步进电机的结构
步进电机主要由定子和转子组成。定子通常由一系列的磁极组成，而转 子则由一系列的导电材料组成，这些导电材料在磁场的作用下会产生转 矩，从而驱动转子转动。
步进电机的磁极通常有四个、六个或八个，这些磁极按照一定的顺序排 列，形成不同的磁场分布。
步机及其工作理
• 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展望
01
步介
步进电机的定义
01
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， 其转动角度或转动圈数与输入的 脉冲数呈线性关系。
02
步进电机由转子、定子和控制电 路组成，转子通常由永磁体构成， 定子则由线圈绕组构成。
03
步机的路
驱动电路的组成
电源
优化电机设计，提高电机的效率和功 率密度，以降低能耗和提高工作效率。
智能化、网络化的趋势
集成传感器和控制系统，实现电机状态的实时监测和自动 调整。
通过互联网和无线网络实现远程监控和控制，提高生产效 率和设备利用率。
新材料、新工艺的应用
步进电机的效率与发热
效率（Efficiency）
步进电机在工作过程中，输出功率与输入功率的比值，反映了电机的能量利用效 率。
发热（Heat Generation）
由于线圈电阻以及铁芯的磁滞、涡流等损失，步进电机在工作过程中会产生热量， 需要采取散热措施以防止过热。
05
步机的展 与展望
高精度、高效率的追求
摄影和摄像设备
用于云台的控制和调整。
02
步机的工作理
步进电机的结构
步进电机主要由定子和转子组成。定子通常由一系列的磁极组成，而转 子则由一系列的导电材料组成，这些导电材料在磁场的作用下会产生转 矩，从而驱动转子转动。
步进电机的磁极通常有四个、六个或八个，这些磁极按照一定的顺序排 列，形成不同的磁场分布。
步机及其工作理
• 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展望
01
步介
步进电机的定义
01
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， 其转动角度或转动圈数与输入的 脉冲数呈线性关系。
02
步进电机由转子、定子和控制电 路组成，转子通常由永磁体构成， 定子则由线圈绕组构成。
03
步机的路
驱动电路的组成
电源
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。
第7章步进电动机-PPT精选
T TA TAB TB
0 60o 120o
θe
控制电机
空载时，转子停在θe = 0 位置，此时B 相通电，
转矩从 o 到 a ，转矩为 TBa= Tjmax sin 120 o
转子从 步。
0
移T动到θeb（
120o电角度）电机前进了一
TA
TB
TC
a 一步
一步
o
θeb
2θeb
θe
如果不断送入控制脉冲，电机就不断地一步一 步转动。此即步进电动机空载作单步运行的情况。
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。
线。
θe= π/2
T
π/2 π
0
3π/2
θe 图
T1
21
T
π/2 π
0
3π/2
控制电机
转子位置不同， 电机产生的转矩 θe 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。
实际电机所带的负载转矩t必须小于极限启动转矩才能运动即t步距角减小可使相邻距角特性位移减少就可提高极限启动转矩tq2控制电机max三相单三拍极限启动转矩t三相六拍极限启动转矩tq2控制电机单步运行时转子从一个平衡位置转过一个步距角到达新的平衡位置但是由于惯性作用转子要在新的平衡位置来回振荡
0 60o 120o
θe
控制电机
空载时，转子停在θe = 0 位置，此时B 相通电，
转矩从 o 到 a ，转矩为 TBa= Tjmax sin 120 o
转子从 步。
0
移T动到θeb（
120o电角度）电机前进了一
TA
TB
TC
a 一步
一步
o
θeb
2θeb
θe
如果不断送入控制脉冲，电机就不断地一步一 步转动。此即步进电动机空载作单步运行的情况。
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。
线。
θe= π/2
T
π/2 π
0
3π/2
θe 图
T1
21
T
π/2 π
0
3π/2
控制电机
转子位置不同， 电机产生的转矩 θe 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。
实际电机所带的负载转矩t必须小于极限启动转矩才能运动即t步距角减小可使相邻距角特性位移减少就可提高极限启动转矩tq2控制电机max三相单三拍极限启动转矩t三相六拍极限启动转矩tq2控制电机单步运行时转子从一个平衡位置转过一个步距角到达新的平衡位置但是由于惯性作用转子要在新的平衡位置来回振荡
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。
《控制步进电机》课件
《控制步进电机》 PPT课件
contents
目录
• 步进电机简介 • 步进电机控制系统 • 步进电机驱动器 • 步进电机的控制策略 • 步进电机的应用案例
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执行元件。
工作原理：步进电机内部通常有多个相位的线圈，当给这些线圈按照一定的顺序 通电时，电机内部的转子会按照通电的顺序和方向进行旋转，从而输出旋转的机 械能。
03
步进电机驱动器
步进电机驱动器的种类与选择
种类
根据步进电机的工作原理和应用需求 ，步进电机驱动器可分为单极性驱动 器和双极性驱动器。
选择
选择合适的步进电机驱动器需要考虑 电机的规格、工作电压、电流以及控 制精度等因素。
步进电机驱动器的原理与工作方式
原理
步进电机驱动器通过控制脉冲信号的 频率和数量，来控制步进电机的转动 速度和角度。
步进电机在医疗器械中的应用
1 2
医疗设备驱动
步进电机在医疗器械中作为驱动部件，如医学影 像设备、手术机器人等。
高精度要求
步进电机的高定位精度和控制精度，满足医疗器 械对精确度的极高要求。
3
安全可靠性
步进电机稳定可靠的特性，确保医疗器械在使用 过程中的安全性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
04
步进电机的控制策略
步进电机的速度控制
速度控制
通过调节输入到步进电机的脉冲频率，可以控制步进电机的转速 。
动态响应
步进电机具有快速动态响应特性，能够实现高精度的速度控制。
调速范围
步进电机可以在较大的调速范围内实现平滑的速度调节。
contents
目录
• 步进电机简介 • 步进电机控制系统 • 步进电机驱动器 • 步进电机的控制策略 • 步进电机的应用案例
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执行元件。
工作原理：步进电机内部通常有多个相位的线圈，当给这些线圈按照一定的顺序 通电时，电机内部的转子会按照通电的顺序和方向进行旋转，从而输出旋转的机 械能。
03
步进电机驱动器
步进电机驱动器的种类与选择
种类
根据步进电机的工作原理和应用需求 ，步进电机驱动器可分为单极性驱动 器和双极性驱动器。
选择
选择合适的步进电机驱动器需要考虑 电机的规格、工作电压、电流以及控 制精度等因素。
步进电机驱动器的原理与工作方式
原理
步进电机驱动器通过控制脉冲信号的 频率和数量，来控制步进电机的转动 速度和角度。
步进电机在医疗器械中的应用
1 2
医疗设备驱动
步进电机在医疗器械中作为驱动部件，如医学影 像设备、手术机器人等。
高精度要求
步进电机的高定位精度和控制精度，满足医疗器 械对精确度的极高要求。
3
安全可靠性
步进电机稳定可靠的特性，确保医疗器械在使用 过程中的安全性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
04
步进电机的控制策略
步进电机的速度控制
速度控制
通过调节输入到步进电机的脉冲频率，可以控制步进电机的转速 。
动态响应
步进电机具有快速动态响应特性，能够实现高精度的速度控制。
调速范围
步进电机可以在较大的调速范围内实现平滑的速度调节。
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频率越高时，步进电动机的转速越高。脉冲频率一
定时，步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数
越少时，步进电动机的转速越高。
.精品课件.
15
步进电机的矩频特性
步进电动机的输出转矩与控制脉冲频率之间的关
系称为矩频特性
特点：
步进电动机矩频特性
下降曲线。以最 大负载转矩（启 动转矩）Tq为起 点，随着控制脉 冲频率增加，步 进电动机的转速 逐步升高、而带 负载能力却下降
（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， 改变通电顺序即可改变转向。
.精品课件.
8
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'
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
以反应式为例说明步进电机的结构和原理
.精品课件.
3
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
(4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.
.精品课件.
2
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。
A 相通电使转子1、3.精齿品课和件. AA' 对齐。
6
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
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；
.精品课件.
C相通电再转30
7
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：
没有绕组。转子上相邻两齿间的
注意：步进电机通的 是直流电脉冲.
t
360 Zr
夹角称为齿距角
.精品课件.
4
工作方式
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
通电顺序也可以为： A 相 C 相 B 相
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。
.精品课件.
11
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
.精品课件.
BC通电
12
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
步进电机的原理与应用
.精品课件.
1
步进电动机的工作原理与特点
原理：步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号
转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。
特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变转动方向。
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。
.精品课件.
13
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
360 Zr N
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：ຫໍສະໝຸດ 子齿数N=3 时S
360 40 3
.精品课件.
5
（3）工作过程
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。 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，由于磁力线总是要通过磁
阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产
生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、
定子的齿对齐停止转动。
3
1 单拍制
拍数：N=km
m:相数
k= 2 双拍制
.精品课件.
14
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
(r / min)
Zr N 360Zr N 6
步距角一定时，通电状态的切换频率越高，即脉冲
.精品课件.
9
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°。.精品课件.
10
B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
A
B'
C'
.精品课件.
16
步进电动机的驱动
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。
.精品课件.
17
步进驱动器与电机的接线
在步进驱动模块面板的24V和0V端子引入DC 24V 电源。 驱动器的输入信号为CP+、CP-和DIR+、DIR-，参见下图。 在外部接成共阳方式：把CP+和DIR+接在一起作为共阳端， 由电气箱中PLC的Y0端子输出脉冲信号，脉冲信号接入CP端，方向信号接入DIR-端。
.精品课件.
18
步进驱动器与电机的接线
当CP+和DIR+输入+24V时，在脉冲信号接入端CP-， 方向信号接入端DIR-分别接入2K限流电阻（本模块已 在内部接入2K电阻）。分别把电机的A相、B相接入驱 动器的A相、B相输出端。
.精品课件.
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步进电动机的驱动
.精品课件.
20
小结
1、步进电动机可以将电脉冲信号转换为 角位移或线位移。
2、其步距角和转速不受电压波动、负载变 化、温度变化等因素的影响
3、精度很高且其误差不会积累，常用于要 求较高的自动控制系统中。
.精品课件.
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