任务43 步进电动机的认知

1、任务任务4.3 步进电动机的认知步进电动机的认知一、步进电动机的结构一、步进电动机的结构 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的执行器。给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度。因此步进电动机也称为脉冲电动机或脉冲马达。 1.步进电动机的分类步进电动机的分类 步进电动机的种类较多，按运行方式分为旋转型和直线型两类；按工作原理分为反应式、永磁式和永磁感应式三种。其中反应式步进电动机是我国目前使用最广泛的一种，它具有惯性小、反应快和速度高的特点。 2.三相反应式步进电动机的结构三相反应式步进电动机的结构 步进电动机在结构上分为定子和转子两部分。其定子、转

2、子用硅钢片或其他软磁材料制成，定子上有6个磁极，每个磁极上绕有励磁绕组，相对的两个磁极组成一相，分成U、V、W三相，转子上有4个均匀分布的齿，无绕组，它是由带齿的铁芯做成的，如图4-15所示。 二、三相反应式步进电动机的工作原理二、三相反应式步进电动机的工作原理 1.三相反应式步进电动机的工作原理三相反应式步进电动机的工作原理 (1)三相单三拍工作方式 三相反应式步进电动机的工作原理如图4-16所示。定子绕组每改变一次通电方式，就称为一拍。电动机转子所转过的空间角度称为步距角b。三相单三拍，“单”是指每次只对一相控制绕组通电；“三拍”是指经过三次切换控制绕组的通电状态为一个循环，此时的步距角b

3、30o。(2)三相双三拍工作方式 即通电顺序按UVVWWUUV（顺时针方向）或UWWVVUUW（逆时针方向）进行，其步距角仍为30o，由于双三拍控制每次有二相绕组通电，而且切换时总保持一相绕组通电，所以工作比较稳定。三相双三拍式工作原理如图4-17所示。 (3)三相单、双六拍工作方式 按UUVVVWWWUU顺序通电，即首先U相通电，然后U相不断电，V相再通电，即U、V两相同时通电，接着U相断电而V相保持通电状态，然后再使V、W两相通电，依次类推，每切换一次，步进电动机顺时针转过15o，如图4-18所示。三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且转换过程中始终保证有一个绕组

4、通电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。 2.小步距角三相反应式步进电动机工作原理小步距角三相反应式步进电动机工作原理 小步距角三相反应式步进电动机的结构如图4-19所示，它的定子上有6个极，上面装有控制绕组并联成U、V、W三相，转子上均匀分布40个齿，定子每个极面上也各有5个齿，定子、转子的齿宽和齿距都相同。2.小步距角三相反应式步进电动机工作原理小步距角三相反应式步进电动机工作原理 步进电动机的步距角b的大小是由转子的齿数Zr、控制绕组的相数m和通电方式所决定。它们之间存在以下关系 式中，C通电状态系数，当采用单拍或双拍方式时，C1；而采用单、双拍方式时，C2。 当步进电动机通电的脉冲频率为f(即每秒的拍数或每秒的步数)时，步进电动机的转速n为： 式中，f脉冲的单位是1/s；n的单位是r/min。 三、步进电动机的应用计算机三、步进电动机的应用计算机X轴步进轴步进 随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用越来越广泛。如数控机床、绘图机、计算机外围设备、自动记录仪表、钟表、数/模转换装置等都有所应用。步进电动机的主要优点是整个系统简化，且运行可靠、准确。其主要不足之处是效率较低，且需配上适当的专用驱动电源，它带负载惯量的能力不强。使用时要合理选择转矩的大小和负载转动惯量的大小，才能获得满意的运行性能。 步进电动机在数控线切割机床上的应用如图4-20所示。加工工件