步进电机详细讲解课件

步进电动机开环伺服系统

一、组成

伺服驱动单元、执行元件、传动机构

CNC步进电机

驱动放大

工作台

步进电动机开环伺服系统一、组成伺服驱动单元、执行元件、1二、步进电机将电脉冲转变成机械角位移的装置电脉冲机械角位移大小输入脉冲个数速度输入脉冲频率方向：绕组通电顺序二、步进电机将电脉冲转变成机械角位移的装置电脉冲机械角位23.工作原理三拍通电激磁，步距角α==3o一般α=m——绕组相数；Z——转子齿数，单拍k=1,双拍k=2。六拍通电激磁，步距角α

==1.5o下一页上一页返回3.工作原理三拍通电激磁，步距角α=33.工作原理定子绕组通断电顺序→转子转向

定子绕组通断电转换频率→转子转速

定子绕组通断电次数→转子转角

三相单三拍

A→B→C→A（K=1）

三相双三拍

AB→BC→CA→AB（K=1）

三相六拍

A→AB→B→BC→C→CA→A（K=2）

通断电方式下一页上一页3.工作原理定子绕组通断电顺序→转子转向定子44.步进电机的选择1)步进电机选择原则：

①步矩角与机械系统相匹配，以得到系统所需的

②保证电机输出转矩，大于负载所需转矩

③能与机械系统的负载惯量相匹配

为使电机具有良好的起动性能及较快的响应速度推荐Jleq/Jm<=4式中Jleq为系统等效负载转动惯量

Jm

为电机转动惯量

④电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工和快移要求。

=

t/360

i下一页上一页4.步进电机的选择1)步进电机选择原则：①步矩角与机械5④

计算步进电机运行频率

步进电机运行频率

f(Hz)

f=V/(60)式中,V——工作台进给速度

mm/min下一页上一页2)步进电机选择步骤④计算步进电机运行频率步进电机运行频率f(Hz)62)步进电机选择步骤

①

初定步进电机步距角，计算减速比，确定齿轮副

初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角

i=Z1/Z2=

t/360下一页上一页θ:步进电机步距角,(o)/脉冲t:滚珠丝杆导程，mmδ:脉冲当量，mm/脉冲2)步进电机选择步骤①初定步进电机步距角，计算减速比，确7

②

计算惯量

下一页上一页2)步进电机选择步骤设传动系统如右图所示：伺服系统总惯量JG为

JG=Jm+Jleq式中：Jm——步进电机转子转动惯量

Jleq——换算到电机轴上的等效负载转动惯量②计算惯量下一页上一页2)步进电机选择步骤设传动系统82)步进电机选择步骤②计算惯量

nm

——步进电机速度

r/minni

——第i个转动部件的转速r/minJi

——第i个转动部件的转动惯量

kg.m2Vj

——第j个移动部件的移动速度

m/minMj——第j个移动部件的质量kg2)步进电机选择步骤②计算惯量nm——步进电机速9②计算惯量2)步进电机选择步骤图示的一级齿轮减速系统V=nz2.t式中V——工作台移动速度m/min

t——丝杆导程m②计算惯量2)步进电机选择步骤图示的一级齿轮减速系统V=n10②计算惯量2)步进电机选择步骤式中Jz1——齿轮1的转动惯量kg.m2

Jz2——齿轮2的转动惯量kg.m2

Js

——丝杆2的转动惯量kg.m2

Mw

——工作台的质量kg②计算惯量2)步进电机选择步骤式中Jz1——齿11例题1.已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为0.75°，滚珠丝杠基本导程为4mm，求减速器的传动比.所以，减速器传动比为3:5。解：脉冲当量返回例题1.已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为122、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为Z1=27，步进电动机转子转子齿数Zr=48，并设定步进电动机每走一步，工作台移动5μm。当丝杠导程t=4mm，时，试求齿轮2的齿数Z2。2、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减速齿轮，133．某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径d1=64mm，d2=80mm，齿轮宽度B=20mm，丝杠直径d3=40mm，长度l=1500mm，工作台质量m=150kg。在某一时刻，齿轮转速n1=500r/min，n2=400r/min，工作台移动速度v=2m/min，试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。

3．某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度圆直径d1=6414步进电动机开环伺服系统

一、组成

伺服驱动单元、执行元件、传动机构

CNC步进电机

驱动放大

工作台

步进电动机开环伺服系统一、组成伺服驱动单元、执行元件、15二、步进电机将电脉冲转变成机械角位移的装置电脉冲机械角位移大小输入脉冲个数速度输入脉冲频率方向：绕组通电顺序二、步进电机将电脉冲转变成机械角位移的装置电脉冲机械角位163.工作原理三拍通电激磁，步距角α==3o一般α=m——绕组相数；Z——转子齿数，单拍k=1,双拍k=2。六拍通电激磁，步距角α

==1.5o下一页上一页返回3.工作原理三拍通电激磁，步距角α=173.工作原理定子绕组通断电顺序→转子转向

定子绕组通断电转换频率→转子转速

定子绕组通断电次数→转子转角

三相单三拍

A→B→C→A（K=1）

三相双三拍

AB→BC→CA→AB（K=1）

三相六拍

A→AB→B→BC→C→CA→A（K=2）

通断电方式下一页上一页3.工作原理定子绕组通断电顺序→转子转向定子184.步进电机的选择1)步进电机选择原则：

①步矩角与机械系统相匹配，以得到系统所需的

②保证电机输出转矩，大于负载所需转矩

③能与机械系统的负载惯量相匹配

为使电机具有良好的起动性能及较快的响应速度推荐Jleq/Jm<=4式中Jleq为系统等效负载转动惯量

Jm

为电机转动惯量

④电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工和快移要求。

=

t/360

i下一页上一页4.步进电机的选择1)步进电机选择原则：①步矩角与机械19④

计算步进电机运行频率

步进电机运行频率

f(Hz)

f=V/(60)式中,V——工作台进给速度

mm/min下一页上一页2)步进电机选择步骤④计算步进电机运行频率步进电机运行频率f(Hz)202)步进电机选择步骤

①

初定步进电机步距角，计算减速比，确定齿轮副

初选步进电机型号，根据其工作方式，初定步距角

i=Z1/Z2=

t/360下一页上一页θ:步进电机步距角,(o)/脉冲t:滚珠丝杆导程，mmδ:脉冲当量，mm/脉冲2)步进电机选择步骤①初定步进电机步距角，计算减速比，确21

②

计算惯量

下一页上一页2)步进电机选择步骤设传动系统如右图所示：伺服系统总惯量JG为

JG=Jm+Jleq式中：Jm——步进电机转子转动惯量

Jleq——换算到电机轴上的等效负载转动惯量②计算惯量下一页上一页2)步进电机选择步骤设传动系统222)步进电机选择步骤②计算惯量

nm

——步进电机速度

r/minni

——第i个转动部件的转速r/minJi

——第i个转动部件的转动惯量

kg.m2Vj

——第j个移动部件的移动速度

m/minMj——第j个移动部件的质量kg2)步进电机选择步骤②计算惯量nm——步进电机速23②计算惯量2)步进电机选择步骤图示的一级齿轮减速系统V=nz2.t式中V——工作台移动速度m/min

t——丝杆导程m②计算惯量2)步进电机选择步骤图示的一级齿轮减速系统V=n24②计算惯量2)步进电机选择步骤式中Jz1——齿轮1的转动惯量kg.m2

Jz2——齿轮2的转动惯量kg.m2

Js

——丝杆2的转动惯量kg.m2

Mw

——工作台的质量kg②计算惯量2)步进电机选择步骤式中Jz1——齿25例题1.已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为0.75°，滚珠丝杠基本导程为4mm，求减速器的传动比.所以，减速器传动比为3:5。解：脉冲当量返回例题1.已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为262、如图示，一台五相十拍运行的步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。齿轮1的齿数选定为Z1=27，步进电动机转子转子齿数Zr=48，并设定步进电动机每走一步，工作台移动5μm。当丝杠导程t=4mm，