第五章 控制电动机

结论： 通电顺序改为A－Ｃ－Ｂ－
Ａ，时，转子按逆时针方向一步 一步转动。
改变通电顺序即改变转子旋转方向。
4.步进电动机的通电方式
单：每次只有一相绕组通电。双：每次有两相绕组通电。 一拍：绕组每改变一次通电状态。 相：定子绕组的个数。
a.单相轮流通电方式(三相单三拍)：指对每相绕组单独轮流通电。 正转：A－B－Ｃ－Ａ 反转：A－Ｃ－Ｂ－Ａ
进电动机的转速为：
n
f
60
2
KmZ
f
60
60
f
2
2
KmZ
三、 步距角细分
基本思想是：在每次输入脉冲切换时，只改变相应绕组中 额定电流的一部分，步进电动机转子的每步运动也只有步距角 的一部分。即绕组电流不是方波，而是阶梯波，额定电流是台 阶式的投入或切除；电流分成多少个台阶，这样将一个步距角 细分成若干个步的驱动称为细分驱动，有时也叫“微步距控制 “基。本原理：
绕组通电后，由于励磁磁通总是沿磁阻最 小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使 转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时， 因转子只受径向力而无切向力，故转矩为零， 转子被锁定在这个位置上。
错齿是促使步进电机旋转的根本原因。
A相通电，B、C相不通电，转子齿1、3的轴线向定子A极轴线对齐， 转子只受径向力，无切向力，转矩为0，被锁定在这个位置。
Z—转子齿数 m—定子相数
齿距 拍数
360 Z拍数
360 KmZ
K —通电系数，当拍数等于相数时取1，否则取2 实用步进电机的步距角多为3和1.5 。为了获得小步距角， 电机的定子、转子都做成多齿的。
绕组按着一定顺序不断地轮流通电时，步进电动机就持续不断
地旋转。如果电脉冲的频率为f(HZ)，步距角用弧度表示，则步
以三相单双六拍步进电动机为例，当步进 电动机A相通电时，转子停在位置A，当由A 相通电转为AB两相通电时，转子转过30度， 停在A与B之间的位置I。
若由A相通电转为AB两相绕组通电过程中， B相绕组中的电流不是由零一次上升到额定值， 而是先达到额定值的二分之一。
由于转矩与流过绕组的电流成线性关系，转子将不是顺 时针转过30度，而是转过15度，停在位置II。
2、步进电动机结构 定子：由硅钢片叠成的定子铁芯和装在其上的多个绕组组成， 定子绕组的个数称为相数。 转子：由硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸级结构，凸级个数称为 齿数。 反应式步进电动机：转子没有励磁绕组。 永磁式步进电动机：用永久磁铁做转子。
3、步进电动机的工作原理 给某相绕组通电前，转子在
转子齿偏离定子齿一个角度的位 置。
细分的目的就是将自然步进行细分，得到微步距，以得到较好 的运行性能。
不细分时 A相绕组通电：转子停在
A-A位置 A、B相绕组通电：转子
停在位置Ⅰ，转角300 B相绕组通电：转子停在
B-B位置 ，转角300
这就是4细分，即一 步分成4步。目前常 用细分系数有2、4、 8、16、32、64
细分时： A相绕组额定电流：转子停在A-A
位置 A相绕组额定电流、B相绕组1/2额
定电流：转子停在位置Ⅱ，转角150 A相绕组额定电流、B相绕组额定
电流时：转子停在位置Ⅰ ，转角150 A相绕组1/2额定电流、B相绕组额
定电流：转子停在位置Ⅲ ，转角150 B相绕组额定电流：转子停在位置
B-B，转角150
六、步进电动机的主要特性
1. 矩角特性 矩角特性指电磁转矩与 偏转角的关系
B相通电时，定子B极轴线使最靠近的转子齿2、4的轴线向其对齐， 转子在空间顺时针旋转了30度。
C相通电时，定子C极轴线使最靠近的转子齿1、3的轴线向其对齐， 转子在空间顺时针旋转了30度。
通电顺序为A—B--Ｃ--Ａ，
转子齿与齿的角度称齿距角，4个齿，一个齿距角为90度
转子每步转过的角度称为步距角，一个步距角为30度
b.单双相轮流通电方式(三相单双六拍)： 正转：A-AB-B-BC-C-CA-A 反转：A-CA-C-BC-B-AB-A
c.双相轮流通电方式(三相双三拍)：
正转：AB-BC-CA-AB
反转：AC-CA-BC-AC
按三相单双六拍AAB B BC C CA的顺序给三 相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。
同理，当由AB两相通电变为只有B相通电时，A相电流 也不是突然一次下降为零，而是先降到额定值的二分之一， 转子将不是停在位置B而是停在位置III，这就将精度提高了 一倍。分级越多，精度越高。
5、步距角的细分
单相或双相通电时，称为整步运行；整步又称自然步。 单、双相通电时，称为半步运行。 整步或半步运行时，因单步增量都比较大，而运行振动直接与 步增量有关。
第五章 控制电动机
5.1 步进电动机 5.2 直流伺服电动机 5.3 交流伺服电动机 5.4 力矩电动机 5线位移的机电执行元件。 输入一个电脉冲信号，转子转动一个固定的角度，脉冲一个接一个 输入，转子就一步一步转动。 角位移量：与输入电脉冲的个数成正比。 旋转速度：与输入电脉冲的频率成正比。 旋转方向：由定子绕组的通电方式决定。
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电，转子1、3
齿与A、A' 对齐。
A、B相同时通电，A、A' 磁极拉 住1、3齿，B、B' 磁极拉住2、4齿，
转子转过15，到达左图所示位置。
A
B'
C'
A
B'
C'
C
B
A'
C
B
A'
B 相通电，转子2、4齿与B、
B、C相同时通电，C' 、C 磁
B´ 对齐,又转过15。
极拉住1、3齿，B、B' 磁极拉住2、
4齿，转子再转过15。
AAB B BC C CA，每个循环周期分为六拍。每拍转 子转过15（步距角），一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。
若按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有 两相绕组同时通电。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
CA通电
与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分 为三拍。每拍转子转过30 (步距角)，一个通电循环周期(3拍) 转子转过90(齿距角)。称三相双三拍方式
由一个通电状态改变到下一个通电状态时，转子所转过 的角度称为步距角。步距角计算公式：