《步进电动机》PPT课件(I)

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1、3-4步进电动机3.4.1概述3.4.2反应式步进电动机的结构和工作原理3.4.3反应式步进电动机的特性3.4.5步进电动机的其它类型及主要性能指标3.4.6步进电动机的驱动电源3.4.1概述步进电动机将输入的脉冲电信号变换为阶跃的角位移或直线位移，给一个脉冲信号，电动机前进一步，因此称为步进电动机。（1）控制系统对的基本要求在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车，调速范围宽广；步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越步；工作频率高、响应速度快。（2）步进电动机的分类按其工作方式不同，可分为功率步进电动机和伺

2、服步进电动机两类。按励磁方式的不同，步进电动机可分为反应式、永磁式和感应子式三类。1.结构特点定子铁心定子铁心为凸极结构，由硅钢片迭压而成。在面向气隙的定子铁心表面有齿距相等的小齿。图4-1四相反应式步进电动机的结构定子绕组定子每极上套有一个集中绕组，相对两极的绕组串联构成一相。步进电动机可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。转子转子上只有齿槽没有绕组，系统工作要求不同，转子齿数也不同。3.4.2反应式步进电动机的结构和工作原理2.工作原理(1)工作原理以四相反应式步进电动机为例。定子有八个极，相对两极的绕组串联成一相，构成四相

3、；转子六个齿，齿宽等于定子极靴的宽度。（a）A相通电（b）C相通电（c）B相通电（d）D相通电图4-2四相单四拍运行A相绕组通电，在磁阻转矩作用下，转子齿1和4的轴线与定子A极轴线对齐；断开A相接通C相，转子齿3和6的轴线与C极轴线对齐，转子逆时针方向转过15°；断开C相接通B相，转子又转过15°；断开B相接通D相，转子再转过15°。经过一个通电循环转子转过一个齿距角。四相单四拍每次只接通一相绕组的四相供电方式称为四相单四拍。四相双四拍（图）每次同时接通两相绕组，如AC→CB→BD→DA→…，也是四拍一个循环，则称为四相双四拍。双拍运行

4、与单拍运行时步距角相同，产生的转矩一般会增加。四相八拍A→AC→C→CB→B→BD→D→DA→…。步距角变为原来的二分之一。(2)运行方式拍和步距角电机通电方式变换一次，称为一拍。每一拍转子所转过的角度，称为步距角。如何使步进电动机反转？工作原理（图）（图）如图转子上共有50个齿，齿距角定子极距为个齿。(3)实用反应式步进电动机如何减小步距角？增加转子齿数，同时在定子极面上开槽，定、转子的齿形要相同。图4-1四相反应式步进电动机的结构转子齿数应满足工作原理四相单四拍运行通电方式为A→C→B→D→…。A相绕组通电，转子齿轴线和定子磁极A上

5、的齿轴线对齐；断开A相接通C相，在磁阻转矩作用下，转子顺时针方向转过四分之一齿距角（1.8°），使转子齿轴线和定子磁极C下的齿轴线对齐；…。图4-4A相通电时定、转子齿的相对位置每换接一次绕组，转子就转过1／4齿距角。四步完成一个循环，转子转过7.2°工作原理四相八拍运行通电方式为A→AC→C→CB→B→BD→D→DA→…。A相绕组通电，转子齿轴线和定子磁极A上的齿轴线对齐；图4-5A、C两相通电时定、转子齿的相对位置A、C两相同时通电时，转子顺时针方向只转过1/8齿距角（0.9°）；…。每换接一次绕组，转子就转过1／8齿距角。四相八拍

6、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°。工作原理3.基本特点(1)每相脉冲频率步进电机的系统框图脉冲电源→环形分配器→放大器→步进电动机图4-6脉冲控制方框图“环形分配器”按给定规律分配输入脉冲。对于三相步进电动机，环形分配器是一路输入，三路输出。三相单三拍运行时，第一个电脉冲分给A相；第二个电脉冲分给B相；第三个电脉冲分给C相，完成一个循环。三相双三拍运行时各相驱动信号波形图。图4-7三相单三拍驱动信号波形图每个循环包含的通电状态

7、数称为“拍数”。拍数可等于相数或相数的二倍。每相脉冲频率每循环一次，控制电脉冲的个数总等于拍数N，而加在每相绕组上的脉冲电压的个数却等于1。若控制电脉冲频率为，每相脉冲频率用表示，则工作原理2．步距角每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角，用符号表示。步距角为（机械角度）N为运行拍数，，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（或电弧度)。用电角度（或电弧度）表示的齿距角为。用电角度表示时，步距角为（电角度）（电弧度）或用

8、电角度表示步距角时，步距角与转子齿数无关。工作原理3．转速n输入一个脉冲，转子转过整个圆周角的，即转过转。所以转速为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