1、 步進電機的原理與應(yīng)用1步進電動機的工作原理與特點原理：步進電機是利用電磁鐵原理,將脈沖信號 轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機。每來一個 電脈沖，電機轉(zhuǎn)動一個角度，帶動機械移 動一小段距離。 特點：(1)來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。 (2)控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速。 (3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。 (4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比.2以反應(yīng)式為例說明步進電機的結(jié)構(gòu)和原理通常按勵磁方式分為三大類：1）反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無繞組，定轉(zhuǎn)子開小齒、步距小。應(yīng)用最廣。2）永磁式：轉(zhuǎn)子的極數(shù)=每相定子極數(shù)，不開小齒，步距角較大，力矩較大。3）感應(yīng)子式(混合式)： 開小齒，混合反應(yīng)式與永磁式優(yōu)點：轉(zhuǎn)矩大、動

2、態(tài)性能好、步距角小。步進電機的種類：3步進電動機結(jié)構(gòu)注意：步進電機通的是直流電脈沖.步進電機主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成。定、轉(zhuǎn)子鐵心由軟磁材料或硅鋼片疊成凸極結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子磁極上均有小齒，定、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)相等。其中定子有六個磁極,定子定子磁極上套有星形連接的三相控制繞組，每兩個相對的磁極為一相，組成一相控制繞組,轉(zhuǎn)子上沒有繞組。轉(zhuǎn)子上相鄰兩齒間的夾角稱為齒距角4工作方式 步進電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y 型（2）三相繞組中的通電順序為：A 相 B 相 C 相通電順序也可以為： A 相 C 相 B 相

3、 5（3）工作過程被磁化，吸引轉(zhuǎn)子，由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。A 相通電，A 方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向原有一定角度，則在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子A 相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和 AA 對齊。CABBCA34126CABBCA3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉(zhuǎn)30；1C342CABBAC相通電再轉(zhuǎn)307這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。三相單三拍的特點：（1）每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30。此

4、角稱為步距角，用S表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。8二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序為： AABBBCCCAA 共六拍。工作過程：A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對齊。CABBCA34129所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA 通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15。（1）BB 磁場對 2、4 齒有磁拉力，該拉力使 轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動。A、B相同時通電（2）AA 磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。CABBCA341210總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為15。CABBCA3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對齊，又轉(zhuǎn)了15。11三、三相雙三拍三

5、相繞組的通電順序為： AB BC CA AB 共三拍。AB通電CABBCA3412CABBCA3412BC通電12以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30，即 S = 30。CA通電CABBCA341213步進電機通過一個電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度,稱為步距角。N:一個周期的運行拍數(shù),即通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)如：Zr=40 , N=3 時 步距角拍數(shù)：N=kmk=1 單拍制2 雙拍制m:相數(shù)14 轉(zhuǎn)速每輸入一個脈沖，電機轉(zhuǎn)過即轉(zhuǎn)過整個圓周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）轉(zhuǎn)因此每分鐘

6、轉(zhuǎn)過的圓周數(shù)，即轉(zhuǎn)速為步距角一定時，通電狀態(tài)的切換頻率越高，即脈沖頻率越高時，步進電動機的轉(zhuǎn)速越高。脈沖頻率一定時，步距角越大、即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù)越少時，步進電動機的轉(zhuǎn)速越高。15步進電機的矩頻特性步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩與控制脈沖頻率之間的關(guān)系稱為矩頻特性步進電動機矩頻特性特點：下降曲線。以最大負載轉(zhuǎn)矩（啟動轉(zhuǎn)矩）Tq為起點，隨著控制脈沖頻率增加，步進電動機的轉(zhuǎn)速逐步升高、而帶負載能力卻下降16步進電動機的驅(qū)動步進電動機的驅(qū)動電源主要由脈沖發(fā)生器、脈沖分配器和脈沖放大器（也稱功率放大器）三部分組成。17步進驅(qū)動器與電機的接線 在步進驅(qū)動模塊面板的24V和0V端子引入DC 24V 電源。 驅(qū)動器的輸入信號為CP+、CP-和DIR+、DIR-，參見下圖。 在外部接成共陽方式：把CP+和DIR+接在一起作為共陽端，由電氣箱中PLC的Y0端子輸出脈沖信號，脈沖信號接入CP-端，方向信號接入DIR-端。 18步進驅(qū)動器與電機的接線 當CP+和DIR+輸入+24V時，在脈沖信號接入端CP-，方向信號接入端DIR-分別接入2K限流電阻（本模塊已在內(nèi)部接入2K電阻）。分別把電機的A相、B相接入驅(qū)動器的A相、B相輸出端。 1