永磁减速步进电机
步进电机的工作原理
优选步进电机的工作原理
步进电动机的工作原理与特点
原理：步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号
转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。
特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.
系称为矩频特性
特点：
步进电动机矩频特性
下降曲线。以最 大负载转矩（启 动转矩）Tq为起 点，随着控制脉 冲频率增加，步 进电动机的转速 逐步升高、而带 负载能力却下降
A
B'
C'
C
B
A'
B相通电，转子2、4齿 和B相轴线对齐，相对 A相通电位置转30；
A
B'
C'
C
B
A'
C相通电再转30
这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相 单三拍。
三相单三拍的特点：
（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为
步距角，用S表示。
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
以反应式为例说明步进电机的结构和原理
（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序， 改变通电顺序即可改变转向。
二、三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。
步进马达工作原理
步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。
它具有精确的位置控制、高转矩和快速响应的特点，被广泛应用于自动化控制系统中。
步进电机的工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
它由一个或多个定子线圈和一个旋转的转子组成，通过控制定子线圈通电和断电来实现精确的旋转运动。
1. 简介步进电机可以分为两种类型：永磁式步进电机和混合式步进电机。
永磁式步进电机由一个旋转的永磁体和一组定子线圈组成，通过改变定子线圈中的电流方向来控制旋转方向。
混合式步进电机结合了永磁式和可变磁阻式两种原理，具有更高的分辨率和更大的扭矩。
2. 工作原理步进电机通过在定子线圈中施加脉冲信号来实现旋转运动。
每个脉冲信号使得定子线圈中产生一个特定的磁场方向，这个磁场将与转子上的磁场相互作用，从而产生转矩。
步进电机的转子上通常有一组磁极，每个极对应一个角度。
当脉冲信号施加在定子线圈上时，定子线圈中的电流会在磁铁中产生一个特定的磁场。
这个磁场与转子上的磁极相互作用，使得转子旋转到一个新的角度。
3. 步进角和步进模式步进电机的旋转是按照一定的角度进行的，这个角度称为步进角。
步进角取决于步进电机的结构和驱动方式。
常见的步进电机有1.8度、0.9度和0.45度等。
步进电机可以以不同的方式工作，称为步进模式。
常见的步进模式有全步进模式（Full Step）、半步进模式（Half Step）和微步进模式（Microstep）等。
在全步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个完整的步进角；在半步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转半个步进角；在微步进模式下，每个脉冲信号使得转子旋转一个更小的角度。
4. 驱动电路步进电机需要一个驱动电路来控制定子线圈的通断。
常见的驱动电路有双极性和单极性两种。
双极性驱动电路使用H桥电路来实现正反转。
它通过控制四个开关的状态来改变定子线圈中的电流方向，从而控制旋转方向。
双极性驱动电路简单可靠，适用于大多数步进电机。
步进电机工作原理及控制电路
//按键标志变量
flag1=0;
//步进数标志变量
init();
//液晶初始化子程序
while(1)
{
keyscan();
//键盘扫描子程序
if(flag==1)
{
zz();
//正转子程序
}
else if(flag==3) {
fz(); } writebjs(8,count); } }
//反转子程序
it 动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励
磁顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
A-B 表4.3 1-2 相励磁法
步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至 其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。 下面介绍的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电 机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图 和各线圈通电顺序如图4.2和表4.1所示：
6
法增大起动电流，以提高步进电机转动力矩，即提高其工作频率。由于步进电机
是感性负载，所以进入绕组的电流脉冲是以指数形式上升，即这时电流脉冲i为：
i = IH (1 − e−1/Tj )
(4.4)
公式
其中：i是电流脉冲瞬时值；
IH 是在开关回路电压为u时的电流稳态值；
Tj 是开关回路的时间常数，Tj = L / ( RL + RC )
θ s = 2Π / Nrk
公式（4.1） 或
θ s = 360o / Nrk
公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。
步进电机定位控制
02
反应式步进电机
03
混合式步进电机
转子为软磁材料，结构简单、步 矩角小、精度较高，但动态性能 较差。
结合了永磁式和反应式的优点， 具有较高的精度和动态性能，但 结构复杂、成本较高。
步进电机的主要应用领域
01 数控机床：用于工件的精确加工和定位。
02 机器人：用于机器人的关节驱动和定位控 制。
03
自动化生产线：用于自动化生产线的物料 搬运和定位控制。
04
打印机、复印机等办公设备：用于纸张的 进给和定位控制。
02
CHAPTER
步进电机定位控制系统
定位控制系统的基本组成
控制器
用于接收输入的定位指令，并按照控制算法 生成驱动脉冲信号。
驱动器
将控制器输出的脉冲信号放大，驱动步进电 机转动。
步进电机
步进电机定位控制的软件实现
软件实现概述
软件实现是实现步进电机定位控制的 重要组成部分，主要包括脉冲发生、 运动控制和通信等功能。
脉冲发生
根据控制算法输出的控制信号，生成 相应的脉冲信号，驱动步进电机运动。
运动控制
实时监测步进电机的运动状态，根据 反馈信息调整控制信号，确保电机按 照预定轨迹运动。
通信功能
工作原理：步进电机内部通常由一组带有齿槽的转子构成，定子上有多相励磁绕组。当给定一个脉冲信号时，定子上的励磁 绕组会按一定的顺序通电，从而在转子上产生一个磁极，该磁极与定子上的齿槽对齐时，转子会转动一个步进角。步进角的 大小取决于转子的齿数和通电的相数。
步进电机的种类与特点
01
永磁式步进电机
结构简单、成本低、步矩角大， 但精度较低。
接受驱动器发出的脉冲信号，按照设定的步 数和方向转动。
24bYJ-48-12V
技术参数 1.额定电压:12VDC. 2.直流电阻:200Ω±7%(25℃). 3.减速比:1/64 4.步距角:5.625°/64 5.驱动方式:四相八拍. 6.牵入转距:≥450gf.cm(工作频率:100PPS). 7.打滑扭力:800～2200gf.cm. 8.温升:≤35K(12VDC 工作频率:120HZ). 9.噪音:≤35dB(空载,120HZ,水平距马达10cm).
频率 频率
Model
°
V Ω PPS
PPS mNm mNm K dB
/STEP
12 250 ≥550 ≥900 ≥34.3 ≥21.6 ≤ ≤
20BYJ4 7.5°
50 40
6
/85 5 60 ≥550 ≥900 ≥34.3 ≥21.6 ≤ ≤
50 40
5 70 ≥500 ≥900 ≥29.4 ≥29.4 ≤ ≤
50 40
12 380 ≥500 ≥900 ≥29.4 ≥29.4 ≤ ≤
50 40
28BYJ4 5.625 5 60 ≥500 ≥900 ≥29.4 ≥29.4 ≤ ≤
8
°/64
50 40
12 130 ≥500 ≥900 ≥44.1 ≥29.4 ≤ ≤
50 40
12 200 ≥500 ≥900 ≥34.3 ≥29.4 ≤ ≤
20BYJ 24BYJ 永磁式减速步进电机
步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊电 机。每输入一个电脉冲信号，电机就转动一个角度，它的运动形式是步进式的， 所以称为步进电机。又由于它输入的是脉冲电流，所以也叫脉冲电动机。 适用于单片学习机学习或空调导风条驱动及安防摄像头监控调整方向驱动 电机名称：减速永磁步进电机 电机型号：24bYJ-48-12V 驱动电压：12V 驱动方式：四相八拍 齿轮减速比：1/64
步进电机是什么意思
用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联 接法一般在电机转速较的场合使用，此时需要的驱动器 输出电流为电机相电流的0.7倍，因而
电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用 （又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相 电流的1.4倍，因而电机发热较大。
混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况 下使用?当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机 的电流被切断，电机转子处于
有DETENT TORQUE。步进电机精度为多少？是否累积?一 般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。步进电 机的外表温度允许达
到多少?步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁， 从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最 高温度应取决于不同电机磁性材料的
退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以 上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温 度在摄氏80-90度完全正常
电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线 性电源，电源电流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用开 关电源，电源电流一般可取
I 的1.5～2.0倍。
3
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自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在 驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方 式），就可以将FREE信号置低，使电机
脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信 号置高，以继续自动控制。 如果用简单的方法调整两相
步进电机通电后的转动方向?只需
将电机与驱动器接线的A+和A-（或者B+和B-）对调即可。 关于驱动器的细分原理及一些相关说明（转载） 在国外，
附带功能。比如对于步进角为1.8° 的两相混合式步进电 机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转 分辨率为每个脉冲0.45°，
减速步进电机工作原理
减速步进电机工作原理
减速步进电机工作原理是通过减速装置和步进电机组成的。
减速装置通常由齿轮、皮带或其他机械传动装置组成，用于降低步进电机的转速和增加输出的扭矩。
步进电机是一种电动机，可以按照预定的步长顺序运转。
它通过电流的切换来驱动旋转，而不是通过连续的电流，这使得它可以在没有传感器的情况下确定自身位置。
减速步进电机的工作原理如下：
1. 电流控制：步进电机通过交替输入电流来驱动转动。
电流通过绕组产生磁场，当电流切换时，磁场的方向也会切换。
2. 磁力作用：当电流通过绕组时，磁场会与永磁体或其他磁体相互作用。
这个相互作用会产生力矩，使得电机转动。
3. 步进运动：当电流切换时，电机会按照预定的步长顺序旋转。
每当电流切换时，电机会向前一步，直到达到预定的位置。
4. 减速装置：为了降低步进电机的转速和增加输出的扭矩，通常会在步进电机和负载之间添加减速装置。
减速装置可以通过齿轮的传动来实现，降低输入的转速并增加输出的扭矩。
通过上述原理，减速步进电机可以实现精确的位置控制和转速调节，适用于需要精确位置和速度控制的应用，如打印机、数控机床、机器人等。
永磁步进电机数字控制系统设计
可靠 性 较 高 、 定 性 好 、 稳 结构 简单 、 行 可 靠 、 制 方便 且 性 价 比 高 ， 一 定 的使 用 价 值 。 运 控 有
关键词 永 磁 步进 电机
Ｔ ２３ Ｐ ７
单 片机
数 字控 制
文章 编 号 ｌ０ —９ ２ ２ １ ） ０ １ ｌ － ０ ０３ ３ （ ０ １ １ —２ ２０ ４
收 稿 日期 ：０ １０ —８ ２ １ －６２
基 金 项 目 ： 国 家 科 技 部 “８ ３” 计 划 资 助 项 目 ６ （０ ７ １０ ０ ） 淮 安 市 科 技 支 撑 计划 项 目（ Ｎ ０ ５） 淮 阴 ２０ ＡＡ ０ ４ ８ ； Ｓ １４ ； 工 学 院科 研 基 金 项 目（ Ｇ １ １ ） Ｈ Ｂ ０ ０
化
工
自 动 化
及 仪
表
第３ ８卷
永磁 步进 电机 数 字 控 制 系统设 计
张 新 荣 徐 保 国
（ ． 阴 工 学 院 电 子 与 电 气 工程 学 院 ， 苏 淮 安 ２ ３０ ； ． 南 大 学 物 联 网 工 程 学 院 ， 苏 无 锡 ２ ４２ １淮 江 ２０ ３ ２ 江 江 １ ｌ２）
２ １ 键盘 控制 电路设 计 ．
可 以作 为一 种 控 制 用 的特 种 电机 ， 优 点 是结 构 其 简单 、 运行 可靠 且控 制方 便 ， 尤其是 步距 值不 受 电 压和 温度 变化 的影 响 ， 以及 误 差不 会 长 期 积 累 的 特点 ， 实际 的 应 用带 来 了很 大 的 方便 。步进 给 电机 控制 广泛 用 于 消 费类 产 品 、 业 控 制 及 医疗 工 器械 等机 电产 品 中 等都 具有 重要 意义 。研 究 步进 电机 的控 制 和 。笔者 设 计 了一 个步 进 电 测 量 方法 ， 提高控 制精 度 、 对 响应 速度及 节约 能 源 机数 字控 制 系统 ， 实 现 对 步进 电机 转 动 速 度 和 控 制 系 统 设 计 永