步进电机的综述 (2)【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化步进电机的综述摘要：本文简要的介绍了步进电机的工作原理及一些参数，并对步进电机的驱动以及特点进行了简要的介绍。关键词：步进电机、工作原理、参数、驱动、特点前言：随着微电子和技术计算机的发展，步进电机的需求量与日俱增。它广泛应用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人中都有应用。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。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用[1]。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识。所以研究步进电机

2、的控制系统，对提高控制精密度忽然响应速度、节约能源都具有重要意义。1.步进电机的工作原理步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件[2]。它实际上是一中单相或多相同步机。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，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[3]

3、。所以步进电机非常适合微机和单片机控制，能广泛使用。步进电机主要有三种类型：反应式、永磁式、混合式。其中反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩；永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度[3]。2步进电机的一些参数2．1.步进电机步矩角（β）的确定[4]确定步进电机步距角应根据数控系

4、统的脉冲当量而定。脉冲当量是指定单位脉冲所产生的直线位移量或角位移量，通常有系统要求的精度来定。通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算.β=360°/（Z·m·K）式中β―步进电机的步距角；Z―转子齿数；m―步进电动机的相数(电机内部的线圈组数)；K―控制系数，是拍数与相数的比例系数2.2．步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来

5、满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。2.3．保持转矩（HOLDINGTORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。3．步进电机的驱动步进电动机由脉冲信号驱动，针对一个电压脉冲，转子

6、转动一步。一般情况下，根据电压脉冲的分配方式，步进电动机各相绕组电流轮流切换，使步进电动机转子步进旋转[5]。控制步进电机电源的脉冲与方向信号源常用数控系统,但对于一些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备,采用PLC(可编程控制器)就是一种理想的技术方案。电动机其角位移与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可以调节电动机的转速。步进电动工作方式最常见的有：三相单三拍工作方式、三相双三拍工作方式、三相六拍工作方式[6]。步进电动机相绕组通过的电流幅值和电流密度,必须保证电机气隙中有足够的磁通和绕组里有足够的工作电流:工作电流是一种周

7、期性通断的脉冲电流,工作电流也就是起动电流,增大起动电流,可以提高电动机的出力[7]。为了提高步进电动机的工作能力,保持转矩恒定和加宽拖动工作频率范围,就要使每相绕组在控制脉冲的控制过程中。同时,相绕组电流上升和下降的过程加快（加速）,并在控制脉冲持续期间,保证有合适的恒定值[8]。步进电动机驱动线路构成原则,就在于解决“加快”的方法。4．步进电机特点[9-10]1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。2．步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机

8、磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏