步进电机课件课件

1、步进电机原理及应用培训步进电机原理及应用培训李磊 概述概述 步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。步进电机步进电机特点特点 不需要反馈，控制简单。 没有转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。 根椐给定的脉冲周期，能够以任意速度转动。 停止时也可保持转距。 即使没有传感器，也能精确定位。u难以获得较大的转矩u不宜用作高速转动u在体积重量方面没有优势，能源利用率

2、低。u超过负载时会破坏同步，速工作时会发出振动和噪声。步进电机的种类步进电机的种类 目前常用的步进电机有三类：1、反应式步进电动机（VR）。 采用高导磁材料构成齿状转子和定子，其结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。2、永磁式步进电动机（PM）。 转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁，在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动，转动步的角度一般是7.50。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。3、混合步进电动机（HB）。这是PM和VR的复合产品，其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子则为齿状的突起结构。此类电机综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出

3、力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机，在计算机相关的设备中多用此类电机。1.步进电机结构图步进电机结构图 通过上图可知，通过上图可知，A，A是联通的，是联通的，B和和B是联通。那么，是联通。那么，A和和A是一组是一组a，B和和B是一组是一组b。 不管是两相四不管是两相四线线，四相五线，四相六线步进电机。内部构造都是，四相五线，四相六线步进电机。内部构造都是如此。至于究竟是四线，五线，还是六线。就要看如此。至于究竟是四线，五线，还是六线。就要看A和和A之间，之间，B和和B之间有没有公共端之间有没有公共端com抽线。如果抽线。如果a组和组和b组各自有一个组各自有一个com端，则该步进电机六

4、线，如果端，则该步进电机六线，如果a和和b组的公共端连在一起，则组的公共端连在一起，则是是5线的。线的。 要弄清步进电机如何接线，只需把要弄清步进电机如何接线，只需把a组和组和b组分开。用万用表打。组分开。用万用表打。2.四相步进电机结构图四相步进电机结构图 开始时，开关开始时，开关SB接通电源，接通电源，SA、SC、SD断开，断开，B相磁极和转子相磁极和转子0、3号齿对号齿对齐，同时，转子的齐，同时，转子的1、4号齿就和号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。相绕组磁极产生错齿。 当开关当开关SC接通电源，接通电源，SB、SA、S

5、D断开时，由于断开时，由于C相绕组的磁力线和相绕组的磁力线和1、4号号齿之间磁力线的作用，使转子转动，齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和号齿和C相绕组的磁极对齐。而相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和号齿和A、B相绕组产生错齿，相绕组产生错齿，2、5号齿就和号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。相绕组磁极产生错齿。依次类推，依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方方向转动。向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的

6、步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图a 单四拍 b 双四拍 c 八拍3.步进电机相关概念步进电机相关概念 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，

7、或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。4.步进电机与微型机的接口电路 由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。机的连接都需要专门的接口及驱动电路。 接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，如接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，如8255、8155等。等。 驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。5.步进电机驱动电路步进电机驱动电路6.LUN2003步进电机接线图步进电机接线图步进电机与微型机接口电路之一步进电机与微型机接口电路之二 由于步进电机运行时功率较大，可