步进电动机的结构和工作原理
4.4 步进电动机
电机对外做功的能源。 电磁转矩T驱使转子转过偏转角dθ 时，步进电动机对外输出的机械 能 Tdθ ，从能量平衡关系 Tdθ = dWm 即静态转矩为 在线性系统中
dW dWm dθ 1 Wm = LI 2 2 T=
若控制绕组中的电流I为常数，每相控制绕组是两个极上绕组串接而成， 且每极绕组的匝数为N，则
n= 60 f Zr N
f 为控制脉冲的频率，即每秒输入的脉冲数。 反应式步进电动机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数，与电源电 压、负载、温度等因素无关。改变脉冲频率可以改变转速，故可进行无 级调速。
f 60 f 60 f 360o n= = = o θs 步进电动机的转速还可用步距角表示 Zr N Zr N 360o 6
N NZr N ， N为运行拍数， = k ⋅ m (k = 1 2) ，m为电机相数。
步距角与拍数N及转子齿数Zt有关。减小步距角，可提高控制精度。 在一个齿距内磁场变化一个周期，用电角度表示时，一个齿距就对应 360°电角度（或 2π 电弧度)。用电角度（或电弧度）表示的齿距角 为 θte = 360o 。
图4-29 永磁式步进电动机
4.5.1 步进电动机的其它类型
3. 感应子式永磁步进电动机
图4-30 感应子式永磁步进电动机
结构 两相感应子式永磁步进电动机的定子结构与单段反应式步进电 动机相同，1、3、5、7极上的控制绕组串联为A相，2、4、6、8极 上的控制绕组串联为B相。转子是由环形磁铁和两端铁心组成。两 端转子铁心上沿外圆周开有小齿，两端铁心上的小齿彼此错过1/2齿 距。定、转子齿数的配合与单段反应式步进电动机相同。
四相八拍运行时的步距角是四相四拍运行时的一半。 四相双四拍运行 通电方式为AC→CB→BD→DA→…。步距角与四相单四拍运行时一样 为1/4齿距角，即1.8°。
步进电机
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。
第四讲 步进电动机
1
步进电机的控制
(2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则
电机就反转。
(3)控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一 步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率， 就可以对步进电机进行调速。
目 录
1
2
步距角和静态步距误差 最大静转矩 矩频特性 起动频率和连续运行频率
11
3 4
1
步距角和静态步距误差
步距角也称为步距，是指步进电动机改变一次通电方式转子转过的角度。步 距角与定子绕组的相数、转子的齿数和通电方式有关。
2
最大静转矩
步进电动机的静特性，是指步进电动机在稳定状态（即步进电动机处于通电 状态不变，转子保持不动的定位状态）时的特性，包括静转矩、矩角特性及静 态稳定区。静转矩是指步进电动机处于稳定状态下的电磁转矩。
步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM） 和混合式步进电机（简称HB）。
1
步进电机的控制
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原 理作用如下： (1)控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方
式， 其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制
混合式步进电机（简称HB）。
1
打印机中步进电机的常见故障排查
打印机步进电机的制造精度较高，其故障主要表现为不进纸。判断该类电机 是否损坏，可采用以下方法： 1. 根据步进电机上所标注的阻值测量其电阻。 2. 测量时可先用万用表将引线分为两组(各引线相通的为一组)，再用测电阻 的方法找出每一组的中心抽头端，中心端应对其他两端等电阻且与标注电阻值相 符。 3. 用步进电机上所标注的电源电压(或电路中电机的工作电压)进行试验。 4. 有的步进电机具有两个相同的绕组，但无中心抽头端。
步进马达工作原理
步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。
它具有精确的位置控制、高转矩和快速响应的特点，被广泛应用于自动化控制系统中。
步进电机的工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它由一个或多个定子线圈和一个旋转的转子组成，通过控制定子线圈通电和断电来实现精确的旋转运动。
1. 简介步进电机可以分为两种类型：永磁式步进电机和混合式步进电机。
永磁式步进电机由一个旋转的永磁体和一组定子线圈组成，通过改变定子线圈中的电流方向来控制旋转方向。
混合式步进电机结合了永磁式和可变磁阻式两种原理，具有更高的分辨率和更大的扭矩。
2. 工作原理步进电机通过在定子线圈中施加脉冲信号来实现旋转运动。
每个脉冲信号使得定子线圈中产生一个特定的磁场方向，这个磁场将与转子上的磁场相互作用，从而产生转矩。
步进电机的转子上通常有一组磁极，每个极对应一个角度。
当脉冲信号施加在定子线圈上时，定子线圈中的电流会在磁铁中产生一个特定的磁场。
这个磁场与转子上的磁极相互作用，使得转子旋转到一个新的角度。
3. 步进角和步进模式步进电机的旋转是按照一定的角度进行的，这个角度称为步进角。
步进角取决于步进电机的结构和驱动方式。
常见的步进电机有1.8度、0.9度和0.45度等。
步进电机可以以不同的方式工作，称为步进模式。
常见的步进模式有全步进模式（Full Step）、半步进模式（Half Step）和微步进模式（Microstep）等。
在全步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个完整的步进角；在半步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转半个步进角；在微步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个更小的角度。
4. 驱动电路步进电机需要一个驱动电路来控制定子线圈的通断。
常见的驱动电路有双极性和单极性两种。
双极性驱动电路使用H桥电路来实现正反转。
它通过控制四个开关的状态来改变定子线圈中的电流方向，从而控制旋转方向。
双极性驱动电路简单可靠，适用于大多数步进电机。
步进电机的分类;简述步进电机的工作原理
步进电机的分类;简述步进电机的工作原理一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的电动机，广泛应用于打印机、数控机床、纺织、医疗器械、精密仪器仪表等设备中。
本文将围绕步进电机的分类和工作原理展开讨论，通过深度和广度兼具的分析，帮助读者更好地理解和应用步进电机。
二、步进电机的分类1. 按照工作原理分类步进电机可以根据其工作原理分为磁性、霍尔效应和混合式步进电机。
其中，磁性步进电机主要由永磁体和电磁线圈构成，它的工作原理是利用电磁线圈中产生的磁场与永磁体磁场之间的吸引和排斥作用来实现转动。
霍尔效应步进电机则是利用霍尔元件检测转子位置而进行步进运动。
混合式步进电机则是将两种原理进行了有机结合，综合了两者的优点，具有较高的精度和扭矩。
2. 按照结构分类步进电机根据结构不同也可分为单转子步进电机和双转子步进电机。
单转子步进电机结构简单，适用于一般的定位应用；双转子步进电机通过在转子上添加转子齿和隔板，可以大大提高定位精度和抗负载能力，适用于高端控制系统。
三、步进电机的工作原理步进电机的工作原理可以简单概括为根据控制信号实现电磁线圈的通断来控制转子旋转。
具体来说，通过电流控制，电磁线圈产生的磁场与永磁体间不断吸引和排斥，从而实现转子的旋转。
步进电机的角位移是由电脉冲信号的频率和数量决定的，不同的驱动方式会影响步进电机的运动特性，通常可采用全步进、半步进和微步进等方式。
四、结论与展望通过对步进电机的分类和工作原理的深度和广度兼具的讨论，相信读者已经对步进电机有了更清晰的理解。
在今后的应用中，我们还可以深入研究步进电机的控制技术、驱动方式以及在不同领域的应用案例，以期更好地发挥步进电机的优势作用。
步进电机作为一种精密定位设备，必将在工业自动化领域发挥越来越重要的作用。
个人观点和理解：在我看来，步进电机作为一种精密定位设备，在工业生产和日常生活中扮演着非常重要的角色。
其高精度、高可靠性的特点使其在自动控制系统中得到广泛应用。
直流步进电机工作原理
直流步进电机工作原理直流步进电机是一种常见的电动机，其工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它具有结构简单、控制方便和精度高等优点，被广泛应用于自动控制系统中。
直流步进电机由定子、转子和控制电路组成。
定子是由若干个磁极和线圈组成，线圈通电时会产生磁场。
转子是由永磁体或磁极组成，它们的极性与定子的极性相对应。
控制电路根据输入的指令，控制线圈通电和断电，从而使转子按一定的步距旋转。
当线圈通电时，定子的磁场与转子的磁场相互作用，使转子受到力矩的作用而旋转。
控制电路根据事先设定的步距和方向，依次通电和断电，使转子按照一定的步数和方向旋转。
通过不断重复这个过程，就可以实现精确的位置控制。
直流步进电机的工作原理可以从磁场和电流的角度来理解。
首先，当线圈通电时，产生的磁场会与转子的磁场相互作用，产生力矩使转子旋转。
其次，控制电路通过控制线圈的通断，改变磁场的方向和大小，从而控制转子的运动。
直流步进电机的运动是离散的，每一次步进是由线圈的通断控制的。
步距的大小取决于线圈的结构和电流的大小，通常可以通过控制电路来调整。
而步进电机的旋转方向可以通过控制电路中的信号来改变，可以实现正转、反转和停止等操作。
直流步进电机的控制电路是实现精确控制的关键。
控制电路根据输入的指令，通过电子元件的开关控制线圈的通断，从而控制电机的运动。
常见的控制方式有全步进、半步进和微步进等，可以根据具体的应用需求选择合适的方式。
直流步进电机的工作原理是基于磁场与电流之间的相互作用。
通过控制线圈的通断，可以实现精确的位置控制和运动控制。
直流步进电机在自动控制系统中有着广泛的应用，如打印机、数控机床、机器人等领域。
随着科技的不断发展，直流步进电机的性能和控制技术也在不断提升，将为各行各业的自动化控制带来更多的便利和创新。
步进电机和直流无刷电机内部结构
步进电机和直流无刷电机内部结构
步进电机和直流无刷电机是常见的两种电机类型，它们在内部结构上有一些区别。
1. 步进电机的内部结构：
步进电机由定子、转子、磁路和绕组等组成。
定子通常是由磁铁或电磁铁制成，用于产生磁场。
转子通常是由带有磁性材料的齿轮或磁铁制成，围绕着定子旋转。
步进电机中的绕组被连到外部的电源，从而使电机产生磁场并实现旋转。
步进电机的转子以步进的方式运动，每次接收一个控制信号就会迈进一个固定的角度。
2. 直流无刷电机的内部结构：
直流无刷电机由永磁体、定子、转子和电子元件等组成。
永磁体通常由强磁性材料制成，用于产生磁场。
定子是包含绕组的部分，它的绕组被连接到外部电源，使电机产生磁场。
转子通常由带有磁性材料的永磁体制成，并通过与定子磁场的相互作用来旋转。
直流无刷电机的电子元件负责控制定子绕组的电流，以实现转子的旋转控制。
总的来说，步进电机是一种根据控制信号进行精确步进运动的电机，而直流无刷电机则通过电子元件控制定子电流，实现平滑的旋转运动。
这两种电机在不同的应用场景中有着各自的优势和特点。
两相步进电机的原理
两相步进电机的原理
两相步进电机是一种常见的电动机类型，由两个相位相差90度的电流组成。
它由电机本体、驱动器和控制器组成。
首先，步进电机的电机本体由定子和转子组成。
定子是由一组线圈或绕组组成，而转子则是由磁铁制成。
这些线圈通常被连接成两个相位，也就是两个相位线圈。
其次，驱动器是将控制信号转换为电流的设备。
它接收控制器发送的信号，并根据该信号驱动电机。
驱动器会根据控制信号的频率和电流大小来产生适当的电流，以控制步进电机的旋转速度和方向。
最后，控制器是通过发送脉冲信号来控制电机旋转的设备。
控制器通常根据应用需求生成相应的控制信号，以控制电机旋转的步长、速度和方向。
控制器可以是计算机、单片机或专用的控制电路。
在工作时，控制器会向驱动器发送脉冲信号。
驱动器根据脉冲信号的频率和电流大小生成相应的电流，并通过线圈将电流传递到电机本体。
这些电流会产生磁场作用于转子，引起电机旋转。
通过改变脉冲信号的频率和方向，控制器可以控制步进电机旋转的步长和速度。
例如，增加脉冲信号的频率可以增加电机的转速，而改变脉冲信号的方向可以改变电机的转向。
总而言之，两相步进电机的原理是通过控制器发送脉冲信号，驱动器产生相应的电流，通过线圈作用在电机本体，引起磁场作用于转子，从而实现电机的旋转。
步进电机三相六拍工作原理
步进电机三相六拍工作原理步进电机是一种常见的电动机，其工作原理是利用电磁场的相互作用来实现转动。
它的名称中的“步进”意味着它可以按照一定的步长进行转动，因此也被称为“脉冲电机”。
步进电机由定子、转子和驱动电路组成。
定子上有绕组，是由若干个线圈组成的，每个线圈都与一对对称的引线连接。
转子上也有绕组，与定子上的绕组相连。
驱动电路用来控制电流的方向和大小，从而控制电机的转动。
步进电机的工作原理是通过改变定子绕组中的电流方向和大小来实现转动。
定子绕组上的电流方向和大小由驱动电路控制，驱动电路根据输入信号来决定电流的变化。
驱动电路会将输入信号转换为相应的电流控制信号，然后通过电流控制信号来控制定子绕组中的电流。
在工作过程中，驱动电路会对定子绕组施加相应的电流，使得定子绕组中产生的磁场与转子上的磁场相互作用。
根据磁场的相互作用原理，定子绕组中的磁场会引起转子上的磁场发生变化，从而引起转子的转动。
通过不断改变定子绕组中的电流，可以实现电机的连续转动。
步进电机的工作原理可以用三相六拍来描述。
所谓“三相”是指定子绕组中有三组线圈，每组线圈相互独立，互相之间相差120度；所谓“六拍”是指每个线圈分为两个阶段，每个阶段都会施加电流，共有六个阶段。
在每个阶段中，只有一个线圈中的电流方向与转子上的磁场方向相同，其他线圈中的电流方向与转子上的磁场方向相反。
根据三相六拍的工作原理，步进电机会按照固定的步长进行转动。
通过改变驱动电路中的输入信号，可以控制电机的转速和转动方向。
当输入信号以一定的频率连续变化时，电机会按照设定的步长进行连续转动。
通过合理调整输入信号的频率和幅值，可以实现电机的精确控制。
总结起来，步进电机三相六拍的工作原理是通过改变定子绕组中的电流方向和大小来实现转动。
通过驱动电路控制输入信号，可以控制电机的转速和转动方向。
步进电机的工作原理简单明了，具有精确控制和稳定性好的特点，因此被广泛应用于各种自动控制系统中。
步进电动机的结构及工作原理
步进电动机的结构及工作原理《步进电动机的奇妙世界》
嘿，朋友们！今天咱来聊聊步进电动机这个神奇的小家伙。
你看啊，这步进电动机就像是一个勤劳的小工人，不知疲倦地工作着。
它主要由定子和转子这两个重要部分组成。
定子呢，就像是一个稳固的基地，上面绕着很多线圈，给电动机提供动力；转子呢，就像是一个灵活的小转轮，在定子的作用下转动起来。
它的工作原理也特别有意思。
就好像是一场接力比赛，电脉冲信号就是那发令枪响，定子上的线圈依次被激发，产生磁场，然后推动转子一步一步地前进。
每一个电脉冲信号都像是给转子一个小小的推力，让它稳稳地向前迈一步。
想象一下，步进电动机就像是一个精确的舞者，每一个动作都那么准确无误。
它在很多地方都大显身手呢！比如在打印机里，它能精确地控制打印头的移动，让文字和图像清晰地呈现在纸上；在数控机床里，它能让刀具精准地切削工件，制造出各种精密的零件。
咱家里的一些电器里可能也有它的身影哦！像那种自动开合的窗帘，就是步进电动机会在背后默默地工作，让窗帘按照我们的要求乖乖地打开或关上。
我记得有一次，我去参观一个工厂，看到那些巨大的机器在有序地运转着，一问才知道，里面好多都用到了步进电动机。
当时我就特别感慨，这么个小小的东西，居然能有这么大的作用。
而且啊，步进电动机还特别耐用，只要你正常使用和维护它，它就能长时间地为你服务。
它也不太容易出故障，真是个可靠的小伙伴。
总之呢，步进电动机虽然看起来不起眼，但在我们的生活和工业中都有着不可或缺的地位。
它就像一个默默奉献的小英雄，在各种场合发挥着自己的作用，为我们的生活带来便利和进步。
让我们为这个神奇的小电动机点个赞吧！。
试阐述步进电动机的基本结构和工作原理。
试阐述步进电动机的基本结构和工作原理。
一、步进电动机的基本结构
步进电动机是一种线性电机，它由定子、转子和联结的三部分组成。
定子部分包括有一系列的磁铁，这些磁铁的排列构成一个阶梯形状。
转子部分由一个旋转的磁铁组成，磁铁的阶梯状的结构与定子相同，这样定子和转子在磁场中才会产生作用力。
最后，联结部分包括有控制器，这个控制器的作用是控制定子和转子之间的联结。
二、步进电动机的工作原理
步进电动机的工作原理是通过定子和转子之间的磁场作用力来驱动转子的旋转。
当定子磁场的方向改变时，转子会受到相应的作用力，从而转动。
如果定子和转子之间的磁场方向相同，则转子不会旋转，这就是步进电动机的工作原理。
- 1 -。
步进电动机的结构组成步进电机组成定子转子课件
04
步进电机具有较高 的可靠性，能够在 恶劣的环境条件下 稳定运行。
步进电机的分类
根据结构特点，步进电机可以分为三 种类型：永磁式、反应式和混合式。
反应式步进电机具有较快的响应速度 和较低的成本，但精度和效率较低， 适用于一般工业控制场合。
永磁式步进电机具有较高的精度和效 率，但成本较高，适用于高精度控制 场合。
定子的作用和影响
产生磁场
定子绕组通电后，会产生磁场，与转子相互作用。
传递扭矩
定子铁芯作为扭矩传递的媒介，将电磁力传递到转子上。
决定电机的性能
定子的构造和材料直接影响步进电机的性能，如扭矩、速度、精 度等。
04
步进电机的转子
Chapter
转子的构造
转子铁芯
转子铁芯是步进电机的主要组成 部分之一，通常由硅钢片叠压而 成，以减少涡流损耗和提高电机 效率。
定子的构造
环形定子铁芯
一般由硅钢片组成，用于 产生磁场和传递扭矩。
绕组
定子绕组在环形铁芯上， 用于产生励磁电流。
端盖
固定和保护定子铁芯和绕 组，防止灰尘和杂物进入 。
定子的材料和工艺
硅钢片
常用的定子材料，具有高磁导率和低损耗特性。
绝缘漆
用于涂覆硅钢片表面，提高耐热性和绝缘性能。
绕组线
一般采用铜线或铝线，用于组成绕组。
转子绕组
转子绕组是安装在转子铁芯上的 线圈，分为单相、两相和三相等 不同类型，用于产生磁场。
转子的材料和工艺
硅钢片
转子铁芯通常由硅钢片叠压而成，这 种材料具有高磁导率和低磁损耗的优 点。
绕线工艺
转子绕组通常采用高强度漆包线或纱 包线绕制而成，以抵抗高温和保证电 机性能。
步进电动机驱动控制原理
步进电机控制步进电动机一、步进电动机的组成和种类二、步进电动机的工作原理2.1.1B'B'C'C'这种工作方式下这种工作方式下，，三个绕组依次通电一次为一个循环周期个循环周期，，一个循环周期包括三个工作脉冲一个循环周期包括三个工作脉冲，，所以称为三相单三拍工作方式以称为三相单三拍工作方式。
按A →B →C →A →……的顺序给三相绕组轮流通电轮流通电，，转子便一步一步转动起来转子便一步一步转动起来。
每一拍转过30°(步距角步距角))，每个通电循环周期每个通电循环周期(3(3(3拍拍)转过90°(一个齿距角一个齿距角))。
2.1 2.1 步进电动机步进电动机步进电动机结构与工作原理结构与工作原理2.1.2 三相六拍按A →AB →B →BC →C →CA 的顺序给三相绕组轮流通电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获得更精确的控制特性。
4123齿与A、A' 对齐对齐。
对齐,,又转324齿与B、B´对齐三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下期如下：：A →AB →B →BC →C →CA ，每个循环周期分为六拍环周期分为六拍。
每拍转子转过15°（步距角步距角），），），一一个通电循环周期环周期((6拍)转子转过90°(齿距角齿距角))。
与单三拍相比与单三拍相比，，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更适用于需要精确定位的控制系统中。
2.1.3 三相双三拍按AB→BC→CA的顺序给三相绕组轮流通每拍有两相绕组同时通电。
电。
每拍有两相绕组同时通电。
B'C'B'C'B'C'360°电机转动的电机转动的工作原理演示工作原理演示总结总结：：错齿是步进电动机旋转的根本原因齿距角是齿距角是99°；定子仍是6个磁极个磁极，，但每个磁极表面加工有五个和转子一样的齿面加工有五个和转子一样的齿。
步进电动机的工作原理及驱动方法
步进电动机的工作原理及驱动方法步进电动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。
步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。
正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。
由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。
1.步进电动机的种类目前常用的有三种步进电动机：(1)反应式步进电动机(VR)。
反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。
(2)永磁式步进电动机(PM)。
永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步距角大。
(3)混合式步进电动机(HB)。
混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。
它有时也称作永磁感应子式步进电动机。
2.步进电动机的工作原理图1 三相反应式步进电动机的结构示意图1——定子 2——转子 3——定子绕组{{分页}}图1是最常见的三相反应式步进电动机的剖面示意图。
电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60º。
各磁极上套有线圈，按图1连成A、B、C三相绕组。
转子上均布40个小齿。
所以每个齿的齿距为θ=360º/40=9º，而定子每个磁极E的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。
由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。
若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，如图1，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3º。
因此，B、C极下的磁阻比 A磁极下的磁阻大。
若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3º；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。
步进电机介绍
普通高等教育“十一五”国家级规划教 第十二页，共52页。
4.步进电机
每秒钟输入f 脉冲(màichōng)，则转过 f/ZrN 转，故电机转速为：
n 60 f rpm ZrN
4. 小步(xiǎo bù)距角磁阻式步 进电机 转子上有t 均3匀460分0布9的40个齿.
s3 ZrN 6 043 03 61 03
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(tóngshí)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 第十页，共52页。
4.步进电机
3. 三相单、双六拍运行方式 按A-AB-B-BC-C-CA或相反(xiāngfǎn)顺序通电，即需 要六拍才完成一个循环，s因此6t 步9距60角为15：
低频共振现象
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4.步进电机
➢脉冲频率很高时的连续运行 ➢ 当控制脉冲的频率很高时，脉 冲间隔的时间很短，电机转子尚未到 达第一次振荡的幅值，甚至还没有到 达新的稳定平衡位置，下一个脉冲就 到来。此时电机的运行已由步进变成 了连续平滑的转动(zhuàn dòng)， 转速也比较稳定。 ➢ 当频率太高时，也会产生失步， 甚至还会产生高频振荡。
➢ 一、反应式步进电动机的结构(jiégòu) ➢ 单段式
➢ 多段式
➢ a)径向磁路 ➢ b)轴向磁路
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4.步进电机
径向磁路(cílù) 1—线圈；2—定子；3—转子
轴向磁路(cílù) 1—线圈；2—定子；3—磁轭
步进电机原理
步进电机原理
步进电机是一种将电能转化为机械能的电动机器。
其工作原理是通过交替通断电流来控制电机的转动，使电机按一定的步长顺序运动。
步进电机的主要原理是利用电磁现象产生的磁力作用于电机的转子，使其转动。
步进电机通常由一个固定的定子和一个可旋转的转子构成。
定子上安装有若干个电磁线圈，称为相。
每个相上通过电流时，会产生一个磁场，磁场的方向根据电流的方向来确定。
在工作时，电机的相依次通电，使得磁场相继产生。
这些磁场的方向和强度会根据通电顺序和电流大小而有所变化。
转子中的永磁体会受到这些磁场的作用，产生相应的力矩，使转子转动。
为了控制电机的转动，通常采用分步驱动的方式。
在每一步中，只向电机的一个相通电，其他相不通电。
通过不断切换通电的相，可以实现电机的连续旋转。
这种控制方法称为全步控制。
此外，还可以通过向电机的相施加不同的电流大小和方向来实现半步控制或微步控制，以实现更精确的运动。
步进电机具有定位精度高、响应速度快、结构简单等优点，在许多领域得到广泛应用。
6.6步进电机
五、 步进电动机主要性能指标
（2） 运行矩频特性
步进电动机作单步运行时的 最大允许负载转矩为Tq， 但当控 制脉冲频率逐步增加， 电机转速 逐步升高时， 步进电动机所能带 动的最大负载转矩值将逐步下降。 这就是说， 电机连续转动时所产 生的最大输出转矩T是随着脉冲 频率f的升高而减少的。 T与f两 者间的关系曲线称为步进电动机 运行矩频特性
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA A
IC C
定子 IB B
定子内圆周 均匀分布着六个 磁极，磁极上有 励磁绕组，每两 个相对的绕组组 成一相。转子有 四个齿。
1.三相单三拍
A B' 1 C'
42
C 3B A'
A相绕组通电，B、C相 不通电。由于在磁场作用下， 转子总是力图旋转到磁阻最 小的位置，故在这种情况下， 转子必然转到左图所示位置： 1、3齿与A、A′极对齐。
（4） 步进电机启动过程和启动频率(突跳频率)
当起动时脉冲频率过高，转子运动的速度跟不上 定子磁场的变化
在一定负载转矩下， 电机正常启动时(不丢步、 不失 步)所能加的最高控制频率称为启动频率或突跳频率， 这也是衡量步进电机快速性能的重要技术指标。 启动 频率要比连续运行频率低得多。
为了能正常启动， 启动频率不能过高， 但当电机一旦 启动以后， 如果再逐渐升高脉冲频率， 由于这时转子角
负载转矩的大小控制绕组时间常数转动惯量随着脉冲频率上升转矩进一步下降当脉冲频率达到一定数值后电动机带不动任何负载轻则失步重则停转4步进电机启动过程和启动频率突跳频率当起动时脉冲频率过高转子运动的速度跟不上定子磁场的变化在一定负载转矩下电机正常启动时不丢步不失步所能加的最高控制频率称为启动频率或突跳频率这也是衡量步进电机快速性能的重要技术指标
第三章步进电动机的控制
2、静特性：
静特性是指在稳定状态（通电状态不变，转子保持不动的定 位状态）时的特征，包括静转距、距角特性及静态稳定区。
A）静转距：电动机处于稳定状态下的电磁转距。它是绕组 内电流与失调角的函数。
在稳定状态下，若无负载，转子齿与定子齿对齐，处于初始 平衡状态，电磁转矩为0。若在转子加一负载转距，转子齿 要偏离初始位置，转过一个角度θ，这时定转子之间产生的 电磁转矩，此转矩克服负载转矩达到平衡，转子停在一个新 的平衡点，这时电动机的电磁转距即为静态转矩。
初始状态
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A
B' 4 C'
31
C 2B
A'
3.1.2 步进电动机分类
反应式(磁阻式) 永磁式 分类方法很多，按工作原理可分为： 电磁式 混合式(永磁感应式) ★反应式步进电机的转子用硅钢片叠成，其上没有励磁线 圈，结构和原理简单。 ★电磁式步进电机的转子上有励磁线圈。 ★混合式步进电动机转子为永磁材料，在同样的励磁电流 下，可以产生更大的转矩，效率高，电流小，发热低。
组轮流励磁，利用电磁铁原理，每来一个电脉冲，电 机转动一个角度，将脉冲信号转换成角位移。
IA
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。磁力线力图走磁阻最小的 路径，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，使转、定子的齿对齐，使 得通电相磁路的磁阻最小。
步进电机组成及工作原理
步进电机组成及工作原理一、步进电机的组成步进电机是一种组合式电机，它由转子、定子、感应器和控制器等几个部分组成。
1. 转子步进电机的转子通常由一些磁性材料制成，如镍、铁、钴、钢等。
转子的形状通常为圆盘形，中央有一个或多个隆起的齿形结构。
2. 定子步进电机的定子通常也由磁性材料制成，有时会添加一些绝缘材料。
定子的形状通常为环形，有一个或多个钳制定子的爪子。
定子的内部有一些线圈，并联或串联，它们与控制器相连。
3. 感应器步进电机的感应器通常是一些磁性部件，如霍尔元件、磁敏电阻等。
它们的作用是检测转子位置，向控制器反馈转子位置信息。
4. 控制器步进电机的控制器通常是一个设备，它能产生特定的电流/电压波形，驱动步进电机转动。
控制器通常由处理器、驱动电路、信号输入输出接口等几个部分组成。
二、步进电机的工作原理步进电机的工作原理是利用交替磁场和磁学相互作用产生转矩，推动转子转动。
步进电机的驱动方式有两种：全步进驱动和半步进驱动。
1.全步进驱动全步进驱动又称全步进模式，是最常用的步进电机驱动方式。
在全步进模式下，控制器将电流以一定周期分为多个步骤，每一步骤控制电流的大小和方向，产生一定的磁场，推动转子转动。
具体而言，当控制器中的电流向步进电机内部线圈流动时，就会产生一个磁场。
如果电流反向，就会产生另一个磁场。
这两种磁场会相互作用，生成一个转矩，推动转子转动。
在全步进模式下，每一步转动角度是固定的（通常为1.8度或0.9度），因此转子转动也是连续的，不会出现跳动现象。
2.半步进驱动半步进驱动是在全步进模式基础上改进得到的，也称为半步进模式。
在半步进模式下，控制器将电流分为两个步骤，第一步只控制一个电流线圈，第二步则控制两个电流线圈。
这样一来，转子转动角度就可以设置为1.8度的一半（即0.9度）。
半步进驱动可以提高步进电机的分辨率，使得步进电机更加精确。
但同时也会使得驱动电路更加复杂，成本更高。
步进电机是一种精密的电动机，具有结构简单、定位精度高等优点。
步进电动机工作原理
步进电动机工作原理
步进电动机是一种特殊的电动机，与传统的直流电动机和交流电动机不同，它的运转方式是通过控制电流脉冲来实现精确的旋转。
步进电动机的旋转角度是固定的，通常为1.8度或0.9度，称为一步角。
步进电动机由定子和转子两部分组成，其中定子上有多个电磁绕组，转子上有多个磁极。
当电流通过定子绕组时，会产生磁场，吸引或排斥转子上的磁极，从而使转子旋转。
步进电动机的旋转速度、方向和位置可以通过控制电流脉冲的频率、方向和数量来实现。
步进电动机具有精度高、响应速度快、扭矩大、噪音小、可控性强等优点，广泛应用于精密机器、仪器仪表、自动化设备、电子设备等领域。
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步进电动机的结构和工作原理
步进电动机的结构：
按照励磁方式分类，步进电动机可分为反应式、永磁式和感应子式。
反应式步进电动机用的比较普遍，结构也较简单。
反应式步进电动机又称为磁阻式步进电动机，由定子和转子组成，其定子、转子均由软磁材料冲制、迭压而成。
定子上安装多相励磁绕组，转子上无绕组，转子圆周外表面均匀分布若干齿和槽。
定子上均匀分布若干个大磁极，每个大磁极上有数个小齿和槽。
图1为三相反应式步进电动机结构示意图，反应式步进电动机相数一般为三相、四相、五相、六相。
图1
永磁式步进电动机是转子或定子任何一方具有永磁材料的步进电动机。
其结构见图2。
永磁式步进电动机没有永磁材料的一方有励磁绕组，绕组通电后，建立的磁场与永磁材料的恒定磁场相互作用产生电磁转矩，励磁绕组一般为二相或四相。
图2
步进电动机的工作原理：
通常电动机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。
该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。
当定子的矢量磁场旋转一个角度。
转子也随着该磁场转一个角度。
每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。
它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。
改变绕组通电的顺序，电动机就会反转。
所以，可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电动机的转动。
例如，单三拍的通电方式，A相首先通电（B、C两相不通电），产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。
这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。
在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子对齐A、A′极的位置；接着B相通电（A、C两相不通电），转子便顺时针方向转过30°，和B、B′极对齐；然后C相通电（A、B两相不通电），转子又会顺时针方向转过30°，和C，C′极对齐，当脉冲信号一个一个发来时，转子便会一步一步的顺时针转动，如果按A→C→B→A→…的顺序通电，则电动机转子便逆时针方向转动。
这就是步进电动机的工作原理。