步進電機控制技術(shù)ppt課件.ppt

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1、主講：龔海峰機電液系統(tǒng)控制—步進電機控制技術(shù)本章內(nèi)容小步距角的步進電機步進電機工作方式步進電機簡介及結(jié)構(gòu)反應(yīng)式步進電機的特性步進電機的控制一、步進電機簡介及結(jié)構(gòu)機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，帶動機械部件移動一小段距離。特點來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角；控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速；改變脈沖順序，改變電機轉(zhuǎn)動方向。步進機的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機床、自動繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。應(yīng)用一、步進電機簡介及結(jié)構(gòu)步進電機按照電機結(jié)構(gòu)分為三種：永磁式、

2、反應(yīng)式和混合式。永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；多半用于價格低廉的消費性產(chǎn)品。反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。混進合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相、三相和五相：兩相步距角一般為1.8度，三相步距角為0.9度，而五相步距角一般為0.72度。種類下面以反應(yīng)式步進電機為例說明步進電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。步進電動機主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個、四個磁極。定子轉(zhuǎn)子定子繞組一

3、、步進電機簡介及結(jié)構(gòu)ABC定子轉(zhuǎn)子IAIBIC定子的六個磁極上有控制繞組，兩個相對的磁極組成一相。注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進電動機通的是直流電脈沖，這主要是指線圈的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。一、步進電機簡介及結(jié)構(gòu)二、步進電機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。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ABCIAIBIC二、步進電機工作方式（3）工作過程CA'BB'C'A3412A

4、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)子被磁化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對齊。CA'BB'C'A34121C'342CA'BB'A同理，B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?；C相通電再轉(zhuǎn)30?。二、步進電機工作方式二、步進電機工作方式這種工作方式，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：

5、（1）每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30?。此角稱為步距角，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。二、步進電機工作方式三相單雙六拍三相繞組的通電順序為：A?AB?B?BC?C?CA?A共六拍。工作過程：CA'BB'C'A3412A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對齊。二、步進電機工作方式A、B相同時通電CA'BB'C'A3412（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。（2）AA'磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電

6、，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15°。二、步進電機工作方式B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對齊，又轉(zhuǎn)了15?。CA'BB'C'A3412總之，每個循環(huán)周期有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相單雙六拍，步距角為15?。二、步進電機工作方式三相雙三拍三相繞組的通電順序為：AB?BC?CA?AB共三拍。CA'BB'C'A3412AB通電CA'BB'C'A3412BC通電二、步進電機工作方式CA通電CA'BB'C'A3412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?。以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單

7、三拍穩(wěn)定，因此較常采用。三、小步距角的步進電機實際采用的步進電機的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒。三、小步距角的步進電機轉(zhuǎn)子的齒距等于360?/40=9?，齒寬、齒槽各4.5?。為使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。三、小步距角的步進電機工作原理：假設(shè)是單三拍通電工作方式。（1）A相通電時，定子A相的五個小齒和轉(zhuǎn)子對齊。此時，B相和A相空間差120?，含120?/9

8、?=個齒。A相和C相差240?，含240?/9?=個齒。所以，A相的轉(zhuǎn)子、定子的五個小齒對齊時，B相、C相不能對齊，B相的轉(zhuǎn)子、定子相差1/3個齒（3?），C相的轉(zhuǎn)子、定子相差2/3個齒（6?）。三、小步距角的步進電機（2）A相斷電、B相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過1/3個齒（3?），使B相轉(zhuǎn)子、定子對齊。同理，C相通電再轉(zhuǎn)3?……若工作方式改為三相六拍，則每通一個電脈沖，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)1.5?。步進電機的轉(zhuǎn)動方