步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)原理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理原理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理, ,將脈沖信號轉(zhuǎn)換成線位將脈沖信號轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度，移或角位移的電機(jī)。每來一個電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度，帶動機(jī)械移動一小段距離。帶動機(jī)械移動一小段距離。特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)(1)來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。(2)(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速?？刂泼}沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。(3)(3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。(4)(4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比. .步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動

2、機(jī)結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)通的是電機(jī)通的是直流電脈沖直流電脈沖 步進(jìn)電機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子步進(jìn)電機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成。和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成。 定、轉(zhuǎn)子鐵心由軟磁材料或硅鋼片定、轉(zhuǎn)子鐵心由軟磁材料或硅鋼片疊成凸極結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子磁極上均有疊成凸極結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子磁極上均有小齒，定、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)相等。其中定小齒，定、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)相等。其中定子有六個磁極子有六個磁極, ,定子定子磁極上套有星定子定子磁極上套有星形連接的三相控制繞組，每兩個相對形連接的三相控制繞組，每兩個相對的磁極為一相，組成一相控制繞組的磁極為一相，組成一相控制繞組, ,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上沒有繞組。轉(zhuǎn)

3、子上相鄰兩齒間的子上沒有繞組。轉(zhuǎn)子上相鄰兩齒間的夾角稱為齒距角夾角稱為齒距角rtZ360步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)工作方式工作方式 步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍三相雙三拍等等。（1 1）三相繞組聯(lián)接方式：）三相繞組聯(lián)接方式：Y Y 型型（2 2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋海┤嗬@組中的通電順序?yàn)椋篈 A 相相 B B 相相 C C 相相通電順序也可以為：通電順序也可以為： A A 相相 C C 相相 B B 相相 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)（3 3）工作過程）工作過程引引轉(zhuǎn)子，由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，轉(zhuǎn)子，由于磁力

4、線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力而形成磁阻轉(zhuǎn)矩， 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。 A A 相通電，相通電，A A 方向的方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向原若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向原有一定角度，則在磁場的有一定角度，則在磁場的作用下，轉(zhuǎn)作用下，轉(zhuǎn)子被磁化，吸子被磁化，吸A A 相通電使轉(zhuǎn)子相通電使轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和 AA AA 對齊。對齊。CABBCA3412步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)CABBCA3412B B相通電，轉(zhuǎn)子相通電，轉(zhuǎn)子2

5、 2、4 4齒和齒和B B相軸線對齊，相對相軸線對齊，相對A A相通電相通電位置轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)3030 ；1C342CABBAC C相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)3030 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：三相單三拍的特點(diǎn)：（1 1）每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過）每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 3030 。此角稱為步距角，。此角稱為步距角，用用 S S表示。表示。（2 2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)

6、方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。電順序即可改變轉(zhuǎn)向。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)二、三相單雙六拍二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?A AABABB BBCBCC CCACAA A 共六拍。共六拍。工作過程：工作過程：A A相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和A A相對齊。相對齊。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA AA 通電，通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了1515。（1 1）BB BB 磁場對磁場對 2 2、4 4 齒有磁拉力，該拉力使齒

7、有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子順時針子順時針 方向轉(zhuǎn)動。方向轉(zhuǎn)動。A A、B B相同時通電相同時通電（2 2）AA AA 磁場繼續(xù)對磁場繼續(xù)對1 1、3 3齒有拉力。齒有拉力。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為拍，步距角為1515 。CABBCA3412B B相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2 2、4 4齒和齒和B B相對齊，又轉(zhuǎn)了相對齊，又轉(zhuǎn)了1515 。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)三、三相雙三拍三、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?ABAB BCB

8、C CACA ABAB 共三拍。共三拍。AB通電通電CABBCA3412CABBCA3412BC通電通電步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖時，每通入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)3030 ，即，即 S S = 30= 30 。CACA通電通電C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)通過一個電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度步進(jìn)電機(jī)通過一個電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度, ,稱為稱為N:N:

9、一個周期的運(yùn)行拍數(shù)一個周期的運(yùn)行拍數(shù), ,即通電狀態(tài)即通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)Z Zr r：轉(zhuǎn)子齒數(shù)：轉(zhuǎn)子齒數(shù)NZrS360如：如：Z Zr r=40 , =40 , N N=3 =3 時時3340360S 步距角步距角拍數(shù)：拍數(shù)：N=kmN=kmk=k=1 1 單拍制單拍制2 2 雙拍制雙拍制m:m:相數(shù)相數(shù)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速每輸入一個脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)過每輸入一個脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)過NZrS360min)/(63603606060rfNZfNZfnsrr即轉(zhuǎn)過整個圓周的即轉(zhuǎn)過整個圓周的1/(Z1/(Zr rN N）, , 也就是也就是1/(Z1/(Zr rN N）轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)因此每分鐘轉(zhuǎn)過的圓周數(shù)，即轉(zhuǎn)速為因此每分鐘轉(zhuǎn)過的圓周數(shù)，即轉(zhuǎn)速為步距角一定時，通電狀態(tài)的切換頻率越高