步进电机的工作原理 PPT_物理_自然科学_专业资料。步进电机的原理与应用 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

　　步进电机的原理与应用 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，混合式步进电机转一个步距角。 (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。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比. 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。 以反应式为例说明步进电机的结构和原理 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 注意：步进电机通的 是直流电脉冲. t 360 Zr 夹角称为齿距角 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 （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，混合式步进电机由于磁力线总是要通过磁 阻小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产 生切向力而形成磁阻转矩，两相步进电机使转子转动，使转、 定子的齿对齐停止转动。 A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐。两相步进电机 A B C C B A B相通电，转子2、混合式步进电机4齿 和B相轴线对齐，相对 A相通电位置转30； A B C C B A C相通电再转30 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： （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。 大家有疑问的，可以询问和交流 可以互相讨论下，但要小声点 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。 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°。 B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。 A B C 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。 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 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，两相步进电机因此较常采用。 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 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 n6f06f036 0s f ZrN 36 Z 0 rN 6 (r/min) 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、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。 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 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 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。 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。 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。 步进电动机的驱动
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