步進電機的種類及其工作原理課件

一、步進電機的定義步進電機又稱電脈沖馬達。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。輸入一個電脈沖就轉(zhuǎn)動一步，即每當電機繞組接受一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應的步距角。轉(zhuǎn)子的角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及其頻率成正比。并在時間上與輸入脈沖同步。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機實現(xiàn)數(shù)字控制。一、步進電機的定義步進電機又稱電脈沖馬達。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)1步進電機的特點1、可以用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價。

2、位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高精度的組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3、無刷，電動機本體部件少，可靠性高。

4、易于起動，停止，正反轉(zhuǎn)及速度響應性好。

5、停止時可有自鎖能力。

6、步距角可在大范圍內(nèi)選擇，在小步距情況下，通?？梢栽诔娃D(zhuǎn)速下高轉(zhuǎn)距穩(wěn)定運行，通?？梢圆唤?jīng)減速器直接驅(qū)動負載。7、速度可在相當寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，同時用一臺控制器控制幾臺步進電動機可使它們完全同步運行。

8、步進電動機帶慣性負載能力較差。

9、由于存在失步和共振，步進電機的加減速方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復雜化。步進電機的特點1、可以用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡2步進電機的種類一、可變磁阻型(VR型——VariableReluctivityType)。又稱作反應式步進電機。其定子與轉(zhuǎn)子由鐵芯構(gòu)成，沒有永久磁鐵，定子上嵌有線圈．轉(zhuǎn)于在定子與轉(zhuǎn)子磁阻最小位置上轉(zhuǎn)動，并由此而得名可變磁阻型。這類電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)子直徑小，有利于高速響應。由于該類電機的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無勵磁時沒有保持力。這種電機具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲大等缺點。制造材料費用低、結(jié)構(gòu)簡單、步距角小。步進電機的種類一、可變磁阻型(VR型——VariableR3步進電機的種類二、永磁型(PM型一PermanentMagnetType)PM型步進電機的轉(zhuǎn)子采用永久磁鐵、定子采用軟磁鋼制成，繞組輪流通電，建立的磁場與永久磁鐵的恒定磁場相互吸引與排斥產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

這種電機由于采用了永久磁鐵，即使定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩。PM型電機的特點是勵磁功率小、效率高、造價便宜，因此需要量也大。由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距受到限制，難于制造，故步距角較大。步進電機的種類二、永磁型(PM型一PermanentMag4步進電機的種類三、混合型(HB型一HybridType)轉(zhuǎn)子導磁體上嵌有永久磁鐵，可以說是永磁型和可變磁阻型相結(jié)合的一種形式。故稱為混合型步進電機。它不僅具有VR型步進電機步距角小、響應頻率高的優(yōu)點，而且還具有PM型步進電機勵磁功率小、效率高的優(yōu)點。步進電機的種類三、混合型(HB型一HybridType)5步進電機的工作原理單三拍步進電機的工作原理單三拍6步進電機的種類及其工作原理ppt課件7步進電機的種類及其工作原理ppt課件8步進電機的種類及其工作原理ppt課件9步進電機的工作原理三相六拍步進電機的工作原理三相六拍10永磁式步進電機工作原理永磁式步進電機工作原理11步進電機的種類及其工作原理ppt課件12步進電動機的主要性能指標最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax(N·m)它表示了步進電機承受負載的能力。Mjmax越大，其帶負載能力越強，運行的快速性及穩(wěn)定性也越好。空載起動頻率fq(步/秒)它是衡量步進電機快速性能的重要技術數(shù)據(jù)。起動矩頻特性起動頻率fq隨負載力矩M下降的關系曲線稱為起動矩頻特性空載運行頻率fmax(步/秒)運行矩頻特性它是衡量步進電機運轉(zhuǎn)時承載能力的動態(tài)性能指標。步進電動機的主要性能指標最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax(N·m)它表13運行矩頻特性曲線運行矩頻特性曲線14四、步進電機驅(qū)動器(1)環(huán)形脈沖分配器。步進電機的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器，又稱環(huán)形脈沖分配器。四、步進電機驅(qū)動器(1)環(huán)形脈沖分配器。步進電機的各相繞組15四、步進電機驅(qū)動器

(2)功率放大器。從計算機輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，不能直接驅(qū)動步進電機，必須采用功率放大器將脈沖電流進行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)。由于電機各相繞組部是繞在鐵芯上的線圈，所以電感較大，繞組通電時，電流上升率受到限制。因而影響電機繞組電流的大小。繞組斷電時，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已有的電流不能突變，在繞組斷電時會產(chǎn)生反電動勢．為使電流盡快衰減，并釋放反電動勢，必須增加適當?shù)睦m(xù)流回路。步進電機所使用的功率放大電路有電壓型和電流型。電壓型又有單電壓型、雙電壓型(高低壓型)。電流型中有恒流驅(qū)動、斬波驅(qū)動等。四、步進電機驅(qū)動器(2)功率放大器。從計算機輸出口或從環(huán)形16四、步進電機驅(qū)動器（3）細分驅(qū)動。步進電機的各種功率放大電路都是按照環(huán)形分配器決定的分配方式、控制電機各相繞組的導通或截止，從而使電機產(chǎn)生步進運動，步距角的大小只有兩種，即整步工作或半步工作。步距角已由步進電機的結(jié)構(gòu)所確定。如果要求步進電機有更小的步距用或者為減小電機振動、噪聲等原因，可以在每次輸入脈沖切換時，不是將繞組電流全部通入或去除，而是只改變相應繞組中額定的一部分，則電機轉(zhuǎn)子的每步運動也只有步距角的一部分。這里繞組電流不是一個方波，而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除，電流分成多少個臺階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的個數(shù)轉(zhuǎn)過一個步距角。這樣將一個步距角細分成若干步的驅(qū)動方法稱為細分驅(qū)動。細分驅(qū)動的特點是在不改動電機結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步距角減小。四、步進電機驅(qū)動器（3）細分驅(qū)動。步進電機的各種功率放大電路17五、步進電機的控制步進電機的控制電路可以采用硬件方式構(gòu)成，這種情況下，如果需要變動控制功能，則又須重新設計硬件電路，因此靈活性差、調(diào)整困難。計算機數(shù)控技術為步進電機的控制開辟了新的途徑。原來由硬件線路實現(xiàn)的控制，都可方便地由相應的計算機程序模塊來實現(xiàn)。這樣不但使控制功能增強，使電路簡化、成本降低，而且可靠性也大大提高?？刂朴嬎銠CI/O接口板步進電機驅(qū)動器步進電機五、步進電機的控制步進電機的控制電路可以采用硬件方式構(gòu)成，這181．速度控制引起步進電機的失步的原因有兩種，一種是由于過載所致，另一種是啟、停過程中的升速運動。速度控制就是如何使步進電機快速不失步地升頻到高的工作頻率，不失步地快速降至停止狀態(tài)。定時法定步法1．速度控制引起步進電機的失步的原因有兩種，一種是由于過載192．位置控制對步進電機實現(xiàn)位置控制的方法是，首先按照機械傳動關系，求出絲桿位移量與步進電機轉(zhuǎn)角的關系，從而得到一定直線位移量所對應的步進電機轉(zhuǎn)角，并根據(jù)步距角的大小換算為步進電機所應轉(zhuǎn)過的步數(shù)，將該步數(shù)賦給一變量，當電機每進給一步，控制程序自動完成減一運算，并判斷是否為零。如不為零，則繼續(xù)進給加工；若為零，則停止進給加工，即停止電機的運行。2．位置控制對步進電機實現(xiàn)位置控制的方法是，首先按照機械傳動20