第3章 步进电动机及其控制ppt课件.ppt

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1、特种电机及其控制1第3章步进电动机及其控制SteppingMotors特种电机及其控制23.1步进电动机的结构与工作原理机理：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)给一个脉冲，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。特种电机及其控制3以反应式为例说明步进电机的结构和原理通常按励磁方式分为三大类：1）反应式：转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小齿、步距小。应用最广。2）永磁式：转子为永磁材料，转子的极数=每相定子极数，不开小齿，步距

2、角较大，力矩较大3）感应子式(混合式)：转子为永磁式、两段，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。但结构复杂，成本较高。步进电动机的种类：特种电机及其控制4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，其上分别有六个、四个磁极。定子转子定子绕组3.1.1步进电动机结构反应式步进电机结构特点定转子开小齿定转子均为软磁材料小步距特种电机及其控制5定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的联接和组数的区别。ABC定子转子IAIBIC特种电机

3、及其控制6永磁式步进电机结构特点转子磁极为永磁材料定子每相极数等于转子极数不开小齿，大步矩、大力矩特种电机及其控制7爪极式转子结构特种电机及其控制8混合式步进电机(Hybrid)结构特点：转子永磁、两极，定转子均开小齿，混合二者优点。特种电机及其控制9特种电机及其控制103.1.2工作方式三相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相特种电机及其控制11（3）工作过程化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转

4、、定子的齿对齐停止转动。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A相通电使转子1、3齿和AA'对齐。CA'BB'C'A3412特种电机及其控制12CA'BB'C'A3412B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30；1C'342CA'BB'AC相通电再转30特种电机及其控制13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

5、圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。特种电机及其控制14二、三相双三拍三相绕组的通电顺序为：ABBCCAAB共三拍。AB通电CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通电特种电机及其控制15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。CA通电CA'BB'C'A3412特种电机及其控制16三、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：AABBBCCCAA共六拍。工作过程：A相通电，转子1、3齿和A相对齐。CA'BB'C'A3412特种电机及其控制17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

6、°。（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。A、B相同时通电（2）AA'磁场继续对1、3齿有拉力。CA'BB'C'A3412特种电机及其控制18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。CA'BB'C'A3412B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。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，因此较常采用。特种电机及其控制193.1.3小步距角的步进电动机实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，步距角越小，机加工的精度越高。为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍

7、是6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。特种电机及其控制20转子的齿距等于360/40=9，齿宽、齿槽各4.5。为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。特种电机及其控制21特种电机及其控制22工作原理：假设是单三拍通电工作方式。（1）A相通电时，定子A相的五个小齿和转子对齐。此时，B相和A相空间差120，含120/9=齿A相和C相差240，含240/9=个齿。所以，A相的转子、定子的五个小齿对齐时，B相、C相不能对齐，B相的转子、定子相差1/3个齿（3），C相的转子、定子相差2/3个齿（6）。特种电机及其控制2