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1、第十三章第十三章 步进电动机步进电动机一、功能、用途和分类 功能功能 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 转角转角 脉冲信号的个数；脉冲信号的个数； 转速转速 n 脉冲信号的频率。脉冲信号的频率。 用途用途 高精度控制。高精度控制。 分类分类 按定子相数不同：三相、四相、五相、六相等；按定子相数不同：三相、四相、五相、六相等； 按转子材料不同：永磁式、磁阻式（反应式）按转子材料不同：永磁式、磁阻式（反应式） 和混合式。和混合式。二、基本结构14 23(1) 定子定子 (2) 转子转子U1U2V1V2W2W1三相磁阻式步进三相磁阻式步进电动机原理图电动机原理图
2、步进电动机的典型结构步进电动机的典型结构 定子和转子的齿宽和齿距定子和转子的齿宽和齿距相等。相等。 当当A相的定子齿与转子齿相的定子齿与转子齿对齐时，对齐时，B相的定子齿相对相的定子齿相对于转子齿错开于转子齿错开1/3齿距，齿距，C相的定子齿相对于转子齿相的定子齿相对于转子齿错开错开2/3齿距。齿距。CC123图13.4 三相反应式步进电动机结构示意图定子定子转子转子定子绕组定子绕组三、工作原理 电磁铁原理：定子绕组通电，在铁心中产电磁铁原理：定子绕组通电，在铁心中产生磁场，总是生磁场，总是力图沿磁阻最小的路径力图沿磁阻最小的路径通过。这通过。这种磁场力产生力矩，使转子转动，当达到最短种磁场力
3、产生力矩，使转子转动，当达到最短路径的位置则自锁。路径的位置则自锁。14 2314 2314 2314 23U1U2V1V2W2W1三相单三拍运行三相单三拍运行 通电顺序：通电顺序： U 相相V 相相W 相相U 相。相。 U 相通电相通电 14 23U1U2V1V2W2W114 23 V 相通电相通电 U1U2V1V2W2W1 W 相通电相通电 14 2314 23一步一步两步两步三步三步 步距角：步距角： = 30 单单 指每次切换前后只有一相绕组通电；指每次切换前后只有一相绕组通电； 双双 指每次有两相绕组通电；指每次有两相绕组通电； 拍拍 从一种通电状态转换到另一种通电状态；从一种通电状
4、态转换到另一种通电状态； 步距角步距角 每一拍转子转过的角度每一拍转子转过的角度，简称步距，简称步距。(1) m 相单相单 m 拍运行（三相单三拍运行）拍运行（三相单三拍运行） (2) m 相双相双 m 拍运行（三相双三拍运行）拍运行（三相双三拍运行） (3) m 相单双相单双 2m 拍运行（三相单双六拍运行）拍运行（三相单双六拍运行） (2) m 相双相双 m 拍运行（三相双三拍运行）拍运行（三相双三拍运行） 通电顺序：通电顺序： UV 相相VW 相相WU 相相。 14 23U1U2V1V2W2W1 UV 相通电相通电 14 2314 23U1U2V1V2W2W1 VW 相通电相通电 14
5、2314 23U1U2V1V2W2W1 WU 相通电相通电 14 23 步距角：步距角： = 3014 2314 23(3) m 相单双相单双 2m 拍运行拍运行 (三相单双六拍运行）三相单双六拍运行）通电顺序：通电顺序：UUV VVW W WU U。14 23U1U2V1V2W2W1114 23U1U2V1V2W2W1214 23U1U2V1V2W2W1314 23U1U2V1V2W2W1414 23U1U2V1V2W2W1514 23U1U2V1V2W2W1614 23步距角：步距角： = 15 步距角步距角 =360KmZZ : 转子齿数转子齿数K : 状态系数状态系数 m: 相数相数
6、转速转速 例如：例如：三相步进电动机三相步进电动机 Z = 40，则，则 = 3 = 1.5n = f260采用三相六拍时：采用三相六拍时：采用单采用单/双三拍时：双三拍时：功率功率放大器放大器步进步进电动机电动机环形环形分配器分配器负载负载驱动电源驱动电源 步进电动机传动控制系统框图步进电动机传动控制系统框图控制器控制器13.2 步进电机的环形分配器1.步进电动机的驱动 步进电动机通过专用电源来驱动，专用电源由环行分配器与功率放大器组成。2.步进电机的环形分配器（1）概念：环形分配器既可用硬件逻辑电路 来实现，又可编软件程序实现。硬件逻辑电路 有： RS触发器的逻辑电路 D触发器的逻辑电路 JK触发器的逻辑电路以JK触发器组成的三相六拍环形分配器为例，讲解分配器逻辑电路：环形分配器的输出端：111000ABCQAQBQCABCABC导通：不导通：环形分配器输入端：通电顺序：正转：反转：逻辑变量：AABBBCCCAAACCCBBBAABCXXQQQWW、JK触发器的输入端：10100101XXXXWWWW正转：反转：AJXBXCBJXCXACJXAXBCWQWQCWQWQCWQWQ
电机与拖动控制：第十三章步进电动机
