步进电动机完整版本

电机与变压器教案作者：桑凤景南京技师学院步进电动机图1步进电动机复习提问1、伺服电动机分那几类？2、伺服电动机的作用是什么？一般电动机是连续旋转的，而步进电动机是一种“一步一步”地转动的电动机，因其转矩性质和同步电动机的电磁转矩性质一样，所以本质上也是一种磁阻同步电动机或永磁同步电动机。由于电源输人是一种电脉冲(脉冲电压)电动机，接受一个电脉冲就相应的转过一个固定角度，故而也称脉冲电动机，

导入新课直流和交流伺服电动机把接收的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度课题三步进电动机一、步进电动机的结构和种类1、基本结构

步进电动机主要由两部分构成：定子和转子，他们均由磁性材料构成，一般定子相数为三相-六相，每相两个绕组套在一对定子磁极上，称为控制绕组，转子上是无绕组的铁心。三相步进电动机定子和转子上分别有6个和4个磁极。如下图步进电动机基本结构图1图2同步电机基本结构图1、定子结构图3定子结构2、转子结构图4转子铁心定子与转子的位置为了清楚的演示该步进电动机的工作状态我们看一下三相线圈的组合与连接，黄色为A相线圈，绿色线圈是B相线圈，红色为C相线圈。2、步进电动机的种类步进电动机的结构和分类方法较多，通常按励磁方式分为反应式、永磁式、感应式三类。1、反应式特点：转子为软磁材料、无绕组，定子、转子上开小曹，步距小，应用广。图82、永磁式特点：转子为永磁材料，转子的极数等于每相定子极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大。图93、感应子式转子为永磁式、两段，开小齿。混合反应式优点与永磁式相同，转矩大，动态性能好，步距角小。但结构复杂，成本较高。图10二、步进电动机的工作原理以反应式步进电机为例分析其工作原理。如下图图11三相反应式步进电动机工作原理步距角定义

通常通常把由一种通电状态转换到另一种通电状态叫做一拍，每一拍转子转过的角度叫步距角θs，上述的通电方式称为三相单三拍运行，三相是指定子为三相绕组，单是指每拍只有一相绕组通电，三拍是指经过三次切换绕组的通电状态为一个循环。三相步进电动机除了三相单三拍运行方式外，还有三相双三拍、三相单双六拍运行方式。三相单三拍运行方式图12反应式三相单三拍运行图三相双三拍运行方式按AB-BC-CA-AB顺序通电，每次均有两个控制绕组通电，故称为三相双三拍。按三相双三拍运行时，其步距角与三相单三拍一样，都是30度图13三相双三拍原理图三相单双六拍运行方式若按A-AB-B-BC-C-CA-A顺序通电，每次循环需换接6次，故称为三相六拍因单相通电和两相通电轮流进行，故又称为三相单、双六拍图14三相单双六拍工作原理图三、小步距角的步进电动机上述的三相反应式步进电动机的步距角太大，通常不能满足生产中小位移的要求，为此必须增加拍数和转子齿数。实际采用的步进电机的步距角多为3°和1.5°，步距角越小，机加工的精度越高。下面介绍一种最常见的小步距角三相反应式步进电动机。三相反应式步进电动机典型结构示意如图所示：定子仍然为三对极，每相一对，不过每个定子磁极的极靴上各有5个小齿，转子圆周上均匀分布着40个小齿，转子的齿距等于360°/40=9°，齿宽、齿槽各4.5°。为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿、齿宽和齿槽与转子相同。假设是单三拍通电工作方式。图15三相反应式步进电动机结构图（A相通电时的位置）1）A相通电，定子A相的5个小齿和转子对齐。2）A相断电、B相通电后，转子只需转过1/3个齿(3°)，使B相转子、定子对齐。若转子齿数为ZR，步距角θs的大小与转子齿数ZR和拍数N的关系为:因为每输人一个脉冲，转子转过1/NZR转，若脉冲电源的频率为f，步进电动机转速为:上式说明，步进电动机转速由控制脉冲频率f、拍数N、转子齿数ZR决定，与电源电压、绕组电阻及负载无关，这是它抗干扰能力强的重要原因。例10-1：某台三相反应式步进电动机，采用三相六拍运行方式，转子齿数ZR=40,脉冲电源频率为800Hz

(1)写出一个循环的通电顺序。

(2)求电动机的步距角θs

。

(3)求电动机的转速n。

(4)求电动机每秒钟转过的机械角度θ。分析：(1)因为该步进电动机采用三相六拍运行方式，完成一个循环的通电顺序为:AB-B-BC--C-CA-A(2)三相六拍运行方式时，N=6，则:

(3)电动机的转速为:(4)每秒钟转过的机械角度为:

四、步进电动机的特点和应用步进电动机在近十年中发展很快，这是由于电力、电子技术的发展解决了步进电动机电源问题。最近新型永磁材料研制上的突破，又促进了步进电动机的进一步发展。由于步进电动机的步距(转速)不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件(温度、压力、冲击和振动等)的限制，而只与脉冲频率成正比，所以它能按照控制脉冲数的要求，立即启动、停止、反转。在不丢步的情况下，角位移的误差不会长期积累，所以步进电动机能实现高精度的角度开环控制。然而，由于开环控制的频率不自控，低速时会发生振动现象，这是值得重视和研究的课题。尽管如此，目前步进电动机的应用范围已很广，在数控、工业控制、数模转换和计算机外围设备、工业自动线、