步进电机的结构和工作原理.ppt

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1、步进电机步进电机原理原理：步进电机是利用电磁铁原理：步进电机是利用电磁铁原理, ,将脉冲信号转换成线位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，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。带动机械移动一小段距离。 特点特点：(1)(1)来一个脉冲，转一个步距角。来一个脉冲，转一个步距角。 (2)(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)(3)改变脉冲顺序，改变转动方向。改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)(4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比角位移量或线位移量与电脉冲数成正比. .步进电机步进电机步

2、进电动机结构步进电动机结构步进步进电机通的是电机通的是直流电脉冲直流电脉冲 步进电机主要由两部分构成：定子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。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。其中定小齿，定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极子有六个磁极, ,定子定子磁极上套有星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，组成一相控制绕组的磁极为一相，组成一相控制绕组, ,转转子上没有绕

3、组。转子上相邻两齿间的子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角夹角称为齿距角rtZ360步进电机步进电机工作方式工作方式 步进电机的工作方式可分为：步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍三相双三拍等等。（1 1）三相绕组联接方式：）三相绕组联接方式：Y Y 型型（2 2）三相绕组中的通电顺序为：）三相绕组中的通电顺序为：A A 相相 B B 相相 C C 相相通电顺序也可以为：通电顺序也可以为： A A 相相 C C 相相 B B 相相 步进电机步进电机（3 3）工作过程）工作过程引引转子，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，转子，由

4、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，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。使转子转动，使转、定子的齿对齐停止转动。 A A 相通电，相通电，A A 方向的方向的磁通经转子形成闭合回路。磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的有一定角度，则在磁场的作用下，转作用下，转子被磁化，吸子被磁化，吸A A 相通电使转子相通电使转子1 1、3 3齿和齿和 AA AA 对齐。对齐。CABBCA3412步进电机步进电机CABBCA3412B B相通电，转子相通电，

5、转子2 2、4 4齿和齿和B B相轴线对齐，相对相轴线对齐，相对A A相通电相通电位置转位置转3030 ；1C342CABBAC C相通电再转相通电再转3030 步进电机步进电机这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一这种工作方式，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。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：三相单三拍的特点：（1 1）每来一个电脉冲，转子转过）每来一个电脉冲，转子转过 3030 。此角称为步距角，。此角称为步距角，用用 S S表示。表示。（2 2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通）转子

6、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。电顺序即可改变转向。步进电机步进电机二、三相单双六拍二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为： A AABABB BBCBCC CCACAA A 共六拍。共六拍。工作过程：工作过程：A A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿和齿和A A相对齐。相对齐。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步进电机步进电机所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA AA 通电，通电，转子转了转子转了1515。（1 1）BB BB 磁场对磁场对 2 2、4 4 齿有磁拉力，该拉

7、力使转子顺时针齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针 方向转动。方向转动。A A、B B相同时通电相同时通电（2 2）AA AA 磁场继续对磁场继续对1 1、3 3齿有拉力。齿有拉力。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步进电机步进电机总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为拍，步距角为1515 。CABBCA3412B B相通电，相通电，转子转子2 2、4 4齿和齿和B B相对齐，又转了相对齐，又转了1515 。步进电机步进电机三、三相双三拍三、三相双三拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为： ABAB

8、BCBC CACA ABAB 共三拍。共三拍。AB通电通电CABBCA3412CABBCA3412BC通电通电步进电机步进电机以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六拍较三以上三种工作方式，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。相单三拍稳定，因此较常采用。工作方式为三相双三拍工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲时，每通入一个电脉冲，转子也是转，转子也是转3030 ，即，即 S S = 30= 30 。CACA通电通电C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步进电机步进电机步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度, ,称为称为N

9、:N:一个周期的运行拍数一个周期的运行拍数, ,即通电状态即通电状态循环一周需要改变的次数循环一周需要改变的次数Z Zr r：转子齿数：转子齿数NZrS360如：如：Z Zr r=40 , =40 , N N=3 =3 时时3340360S 步距角步距角拍数：拍数：N=kmN=kmk=k=1 1 单拍制单拍制2 2 双拍制双拍制m:m:相数相数步进电机步进电机 转转 速速每输入一个脉冲，电机转过每输入一个脉冲，电机转过NZrS360min)/(63603606060rfNZfNZfnsrr即转过整个圆周的即转过整个圆周的1/(Z1/(Zr rN N）, , 也就是也就是1/(Z1/(Zr rN N）转）转因此每分钟转过的圆周数，即转速为因此每分钟转过的圆周数，即转速为步距角一定时，通电状态的切换频率越高，即脉冲频率越高步距角一定时，通电状态的切换频率越高，即脉冲频率越高时，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、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。越高。