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1、步进电机步进电机关于步进电机的结构和工作原理(2)第1页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机步进电动机结构步进电动机结构注意：注意：注意：注意：步进电步进电机通的是直流机通的是直流电脉冲电脉冲 步进电机主要由两部分构成：定子和转子。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。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、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转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕子定子磁极上套有星形连接
2、的三相控制绕组，每两个相对的磁极为一相，组成一相组，每两个相对的磁极为一相，组成一相控制绕组控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角齿间的夹角称为齿距角第2页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机工作方式工作方式 步进电机的工作方式可分为：步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍三拍等等。一、三相单三拍一、三相单三拍一、三相单三拍一、三相单三拍（1 1）三相绕组联接方式：）三相绕组联接方式：Y Y 型型（2 2）三相绕组中的通电顺序为：）三相绕组中的通电顺序为：A A 相相 B B 相相
3、C C 相相通电顺序也可以为：通电顺序也可以为：A A 相相 C C 相相 B B 相相 第3页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机（3 3）工作过程）工作过程引引转子，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，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、使转子转动，使转、定子的齿对齐停止转动。定子的齿对齐停止转动。A A 相通电，相通电，A A 方向的磁通方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子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，和磁场轴线方向原有一定角度，则在
4、磁场的作用下，转则在磁场的作用下，转子被磁子被磁化，吸化，吸A A 相通电使转子相通电使转子1 1、3 3齿和齿和 AA AA 对齐。对齐。CABBCA3412第4页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机CABBCA3412B B相通电，转子相通电，转子2 2、4 4齿和齿和B B相轴相轴线对齐，相对线对齐，相对A A相通电位置转相通电位置转3030；1C342CABBAC C相通电再转相通电再转3030 第5页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机这种工作方式，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，
5、所以称三相单三拍。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：三相单三拍的特点：（1 1）每来一个电脉冲，转子转过）每来一个电脉冲，转子转过 3030。此角称为步距角，用。此角称为步距角，用 S S表表示。示。（2 2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电）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。顺序即可改变转向。第6页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机二、三相单双六拍二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为：A AABABB BBCBCC CCACAA A 共六拍。共六拍。工作过程：工作过程：A A相通电，相通电
6、，转子转子1 1、3 3齿和齿和A A相对齐。相对齐。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2第7页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA AA 通电，转子通电，转子转了转了1515。（1 1）BB BB 磁场对磁场对 2 2、4 4 齿有磁拉力，该拉力使齿有磁拉力，该拉力使转转子顺时针子顺时针 方向转动。方向转动。A A、B B相同时通电相同时通电（2 2）AA AA 磁场继续对磁场继续对1 1、3 3齿有拉力。齿有拉力。C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2第8页，讲稿共14
7、张，创作于星期二步进电机步进电机总总之之，每每个个循循环环周周期期，有有六六种种通通电电状状态态，所所以以称称为为三三相相六六拍拍，步步距距角为角为1515。CABBCA3412B B相通电，相通电，转子转子2 2、4 4齿和齿和B B相对齐，又转了相对齐，又转了1515。第9页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机三、三相双三拍三、三相双三拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为：ABAB BCBC CACA ABAB 共三拍。共三拍。AB通电通电CABBCA3412CABBCA3412BC通电通电第10页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机以上三种工作方式，三相双三拍和三
8、相单双六拍较三以上三种工作方式，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。相单三拍稳定，因此较常采用。工工作作方方式式为为三三相相双双三三拍拍时时，每每通通入入一一个个电电脉脉冲冲，转转子子也也是转是转3030，即，即 S S=30=30。CACA通电通电C CAAB BBBCCA A3 34 41 12 2第11页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为称为步距角步距角步距角步距角。N:N:一个周期的运行拍数一个周期的运行拍数,即通电状态循环即通电状态循环一周需要改变的次数一周需要改变的次数Z Z
9、r r：转子齿数：转子齿数如：如：Z Zr r=40,=40,N N=3=3 时时 步距角步距角拍数：拍数：N=kmN=kmk=k=1 1 单拍制单拍制2 2 双拍制双拍制m:m:相数相数第12页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机 转转 速速每输入一个脉冲，电机转过每输入一个脉冲，电机转过即转过整个圆周的即转过整个圆周的1/(Z1/(Zr rN N）,也就是也就是1/(Z1/(Zr rN N）转）转因此每分钟转过的圆周数，即转速为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。一周所需的脉冲数越少时，步进电动机的转速越高。第13页，讲稿共14张，创作于星期二步进电机步进电机感感谢谢大大家家观观看看第14页，讲稿共14张，创作于星期二