步进电机原理分析

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1、步进电机原理分析!步进电机原理说明前言电脑绣花机中步进电机是最重要的角色,如果没有步进电机就没有今天的电脑绣花机。步进电机把数字倍号变成机械运动。在电脑绣花机中驱动X,Y框架运动，驱动换色移动，早年的绣花机Z轴驱动都用步进电机（武汉美佳单头就是代表）所以步进电机在电脑绣花机中意义重大，我收集了一些资料奉献给大家。1.步进电机是将电脉冲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、停止的位置只取决丁•脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这--线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的

2、误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机來控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须山双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知此目前，生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处丁•一•种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述•

3、其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下而先叙述三相反应式步进电机原理。1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。（）、1/3疋、213J（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以疋表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3GC与齿3向右错开213JA与齿5相对齐，（A，就是A,齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2、旋转：如A相通电，B,C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任

4、何力以下均同）。如B相通电，A,C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3-C,此时齿3与C偏移为1/3齿4与A偏移（疋-1/3疋）=2/3疋。如CtU通电，A,B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子乂向右移过1/3疋，此时齿4与A偏移为1/3疋对齐。如人相通电，B,C札I不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3疋这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A,B,C,A......通电，电机就毎步（毎脉冲）1/3疋,向右旋转。如按A,C,B,A……通电，电机就反转。山此可见：电机的位置和

5、速度山导电次数（脉冲数）和频率成-一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，岀于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采JljA-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3疋改变为1/6S甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3疋变为1/12G1/24G这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出：电机定子上冇m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移l/m.2/m......（m-l）/m,lo并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符介这一条件我们理论上可以制造任何相的步进屯机，出于成木等多方面考虑

6、，市场上一般以二、三、四、五相为多。3、力矩：电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量①）当转子与定子错开一定角度产生力F与（dO/d0）成」E比其磁通量O=Br*SBr为磁密，S为导磁面积F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度，D为转子直径Br=NI/RNI为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态）因此，电机冇效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。（二）感应子式步进电机1、特点：感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材

7、料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高,电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式步进电机某和I程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=.一个二相屯机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一

8、点的电机,为了方便使用，灵活改变电机的动态特点,往往