步進電機 課件

1、11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第1頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機 步進電動機（脈沖電動機）步進電動機（脈沖電動機）- -將脈沖電信號變換為相應(yīng)將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或直線位移的電機，即的角位移或直線位移的電機，即給一個脈沖電信號，電動機給一個脈沖電信號，電動機就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步，角位移與脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速角位移與脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比與脈沖頻率成正比，轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方式有關(guān)轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方式有關(guān)。 特點：特點：在負載能力范圍內(nèi)在負載能力范圍內(nèi)不因電源電壓不因電源電壓、負載大小負載大小

2、、環(huán)環(huán)境條件境條件的波動而變化的波動而變化；適用適用開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，使控制中作執(zhí)行元件，使控制系統(tǒng)大為簡化系統(tǒng)大為簡化；步進電動機可在很寬的范圍內(nèi)通過改變脈沖步進電動機可在很寬的范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率調(diào)速；能夠頻率調(diào)速；能夠快速啟動、反轉(zhuǎn)和制動快速啟動、反轉(zhuǎn)和制動。很適合微型機控制，。很適合微型機控制，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件。是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件。 11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第2頁 應(yīng)用應(yīng)用：數(shù)控機床、繪圖機、數(shù)控機床、繪圖機、 軋鋼機、記錄儀等方面。軋鋼機、記錄儀等方面。 基本要求：基本要求：(1)(1)能迅速啟動、正

3、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)，在很寬的能迅速啟動、正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)，在很寬的范圍內(nèi)調(diào)速；范圍內(nèi)調(diào)速；(2)(2)要求一個脈沖對應(yīng)的位移量小，步距小精要求一個脈沖對應(yīng)的位移量小，步距小精度高，不得丟步或越步；度高，不得丟步或越步；(3)(3)輸出轉(zhuǎn)矩大，直接帶負載。輸出轉(zhuǎn)矩大，直接帶負載。 分類：分類：按勵磁方式分為按勵磁方式分為反應(yīng)式反應(yīng)式、 永磁式和感應(yīng)子式。永磁式和感應(yīng)子式。 反應(yīng)式步進電動機用得多，反應(yīng)式步進電動機用得多， 結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單， 故著重講述。故著重講述。 11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第3頁 1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 定子定子鐵心由硅鋼片疊成，鐵心由硅鋼片疊成，

4、定子有定子有8 8個磁極個磁極( (大齒大齒) )，磁極，磁極上有小齒。有上有小齒。有4 4套定子控制繞套定子控制繞組，繞在徑向相對的磁極上組，繞在徑向相對的磁極上的繞組為一相。的繞組為一相。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由疊片由疊片鐵心構(gòu)成，沿圓周有很多小鐵心構(gòu)成，沿圓周有很多小齒。定子磁極和轉(zhuǎn)子上小齒齒。定子磁極和轉(zhuǎn)子上小齒的齒距必須相等。的齒距必須相等。四相反應(yīng)式步進電動機四相反應(yīng)式步進電動機11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第4頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第5頁三三相相單單三三拍拍運運行行11.3 11.3 步進電動機步進電動機20

5、21年年12月月12日日第6頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第7頁三相六拍運行三相六拍運行(1)(1) (a) A (a) A相通電；相通電； (b) A(b) A、 B B相通電；相通電；11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第8頁三相六拍運行三相六拍運行(2) (2) (c) B(c) B相通電；相通電； (d) B(d) B、C C相通電相通電11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第9頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第10頁A A相通電時定、相通電時定、

6、 轉(zhuǎn)子齒的相對位置轉(zhuǎn)子齒的相對位置A A、 B B兩相通電時定、兩相通電時定、 轉(zhuǎn)子齒的相對位置轉(zhuǎn)子齒的相對位置11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第11頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第12頁控制方框圖控制方框圖三相雙三拍三相雙三拍運行各相控運行各相控制電壓波形制電壓波形電電路路圖圖11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第13頁RtZ360NZNRtb360Z ZR R為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，N N為運行拍數(shù)為運行拍數(shù)11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第14頁

7、11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第15頁min)/(60rNZfnR f f為控制脈沖的頻率，轉(zhuǎn)速取決于為控制脈沖的頻率，轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)，而與轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)，而與電壓、負載、溫度等因素?zé)o關(guān)。電壓、負載、溫度等因素?zé)o關(guān)。 11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第16頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第17頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第18頁 失調(diào)角失調(diào)角e -定子齒軸線與轉(zhuǎn)子齒軸定子齒軸線與轉(zhuǎn)子齒軸線之間的夾角線之間的夾角 e

8、 e表示為電角度。表示為電角度。 齒距角齒距角 t t- - -一個齒距對應(yīng)的電角度一個齒距對應(yīng)的電角度則則 tete=2=2 。11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第19頁定、轉(zhuǎn)子間的作用力定、轉(zhuǎn)子間的作用力穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡-當(dāng)當(dāng) e e=0=0轉(zhuǎn)子齒軸線和定子齒軸線重合，轉(zhuǎn)子齒軸線和定子齒軸線重合，T T=0=0。位位置靜態(tài)轉(zhuǎn)矩置靜態(tài)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)子偏離轉(zhuǎn)過某一角度時，定、轉(zhuǎn)子齒之間的轉(zhuǎn)子偏離轉(zhuǎn)過某一角度時，定、轉(zhuǎn)子齒之間的吸力有了切向分量，而形成轉(zhuǎn)矩吸力有了切向分量，而形成轉(zhuǎn)矩T T。11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第20頁步

9、進電動機的矩角特性步進電動機的矩角特性 矩角特性矩角特性-步進機步進機產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩T T隨失調(diào)角隨失調(diào)角 e e的變的變化規(guī)律，即化規(guī)律，即T T= =f f( ( e e) )曲線。曲線。 其其形態(tài)近似正弦曲線形態(tài)近似正弦曲線。 靜穩(wěn)定區(qū)靜穩(wěn)定區(qū)最大靜轉(zhuǎn)矩最大靜轉(zhuǎn)矩11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第21頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第22頁三相步進電動機兩相通電時的轉(zhuǎn)矩三相步進電動機兩相通電時的轉(zhuǎn)矩 (a) (a) 矩角特性；矩角特性； (b) (b) 轉(zhuǎn)矩向量圖轉(zhuǎn)矩向量圖11.3 11.3 步進電動

10、機步進電動機2021年年12月月12日日第23頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第24頁空載時步進電動機的單步運行空載時步進電動機的單步運行 11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第25頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第26頁負載時步進電動機的單步運行負載時步進電動機的單步運行11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第27頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第28頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日

11、日第29頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第30頁運行矩頻特性運行矩頻特性11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第31頁驅(qū)動電源方框圖驅(qū)動電源方框圖11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第32頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第33頁11.3 11.3 步進電動機步進電動機2021年年12月月12日日第34頁 方法是方法是增加多相繞增加多相繞組同時導(dǎo)電的時間，組同時導(dǎo)電的時間，同時控制各項繞組中同時控制各項繞組中電流的大?。ㄒ话銥殡娏鞯拇笮。ㄒ话銥殡A梯波），不同空間階梯波），不同空間位置的不同合成磁勢，位置的不同合成磁勢，轉(zhuǎn)的步距變小?？刹赊D(zhuǎn)的步距變小?？刹捎梦⑻幚砥鲾夭ê懔饔梦⑻幚砥鲾夭ê懔骷毞烛?qū)動電路。細分驅(qū)動電路。11.3 11.3 步進電動機步進電動機202