步进电机的结构和 工作 原理

2019/6/21,步进电动机的工作原理与特点,原理：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)来一个脉冲，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。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.,2019/6/21,步进电动机结构,注意：步进电机通的是直流电脉冲,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。 定、转子铁心由软磁材料或硅钢片叠成凸极结构，定、转子磁极上均有小齿，定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕组，每两个相对的磁极为一相，组成一相控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角,2019/6/21,工作方式,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,2019/6/21,（3）工作过程,引转子，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力而形成磁阻转矩， 使转子转动，使转、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，转子被磁化，吸,A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。,2019/6/21,B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；,C相通电再转30,2019/6/21,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圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。,2019/6/21,二、三相单双六拍,三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。,工作过程：,A相通电，转子1、3齿和A相对齐。,2019/6/21,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°。,（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。,2019/6/21,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。,B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。,2019/6/21,三、三相双三拍,三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。,2019/6/21,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。,2019/6/21,步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。,N:一个周期的运行拍数,即通电状态循环一周需要改变的次数 Zr：转子齿数,如：Zr=40 , N=3 时,步距角,2019/6/21,转 速,每输入一个脉冲，电机转过,即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转,因此每分钟转过的圆周数，即转速为,步距角一定时，通电状态的切换频率越高，即脉冲频率越高时，步进电动机的转速越高。脉冲频率一定时，步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数越少时，步进电动机的转速越高。,