《步进电动机论》word版

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1、※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2009级控制电机步进电动机姓名学号院、系、部电气工程系专业电气工程及其自动化完成时间2012年5月17日目录一、步进电动机概述21.1简介21.2分类3二、感应子式步进电动机的工作原理32.1反应式步进电动机工作原理32.1.1结构：32.1.2旋转：32.1.3力矩：4三、步进电动机组成53.1脉冲信号的产生。53.2功率放大53.3细分驱动器6四、步进电机的应用74.1步进电机的选择74.1.1步距角的选择74.1.2静力矩的选择74.1.3电流的选择74.1.

2、4力矩与功率换算74.2应用中的注意点8结束语：9参考文献：9摘要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步进电机件。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本文详细介绍了步进电机的发展史，步进电机的分类以及步进电机的发展趋势。关键词：步进电机脉冲发展一、步进电动机概述1.1简介步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制

3、电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。1.2分类步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机

4、和功率步进电动机。快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，从而使电动机的转速—转矩特性会好些，步距角亦小。但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，

5、目前多用3～6相的步进电动机。步进电动机按其工作原理来分，主要有磁电式和反应式两大类。这里以广泛的感应子式步进电机为例，叙述其基本工作原理。二、感应子式步进电动机的工作原理2.1反应式步进电动机工作原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。2.1.1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。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿

6、5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2.1.2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て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前

7、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，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出：电机定子上有m相

8、励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。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。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。2.1.3力矩：电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力F与（dФ/d