步进电机的原理,分类,细分原理

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步进电机的工作原理和特点

步进电机的工作原理和特点

步进电机的工作原理和特点
步进电机的工作原理是通过施加电流和磁场的变化,使得电机的转子可以按照一定的步长旋转。

步进电机一般由定子和转子组成,定子是通电线圈,转子是由磁性材料制成的磁极。

步进电机根据控制方式的不同可以分为单相和多相两种类型。

单相步进电机通过单相交流电源和相移电路控制,多相步进电机通过驱动器控制每个相的通电顺序。

步进电机的特点包括:
1. 精准性:步进电机可以按照预定的步长旋转,可以精确地控制位置和旋转角度。

2. 可控性:通过控制电流和脉冲信号频率和顺序,可以精确地控制步进电机的旋转速度和方向。

3. 高扭矩低速率:步进电机具有较高的静态和动态扭矩,适用于需要低速高扭矩的应用。

4. 无需反馈:步进电机通过控制信号即可实现位置和角度控制,不需额外的位置反馈装置。

5. 结构简单:步进电机结构相对简单,体积小,重量轻,易于安装和维护。

6. 耐久性:步进电机没有碳刷和电极磨损的问题,使用寿命较长。

7. 噪音较小:步进电机工作时噪音较小,适用于对噪音敏感的应用。

总体来说,步进电机在精准控制位置和角度、高扭矩低速率、
易于控制和维护等方面具有优势。

它广泛应用于打印机、数控机床、机器人等需要精确控制的设备中。

步进电机细分原理

步进电机细分原理

步进电机细分原理
步进电机细分原理是通过将步进电机的每一步细分为更小的步数,以提高步进电机的精度和平滑性。

细分步进电机的方法有很多种,其中一种常用的方法是电子细分。

电子细分是通过改变电流的形式或频率来实现细分效果。

具体来说,当电流经过细分驱动器时,驱动器会根据细分的要求将电流细分为更小的步数,并按照指定的步序依次通电给步进电机的各相,从而实现步进电机的细分控制。

在电子细分中,常用的方法包括全流模式细分和半流模式细分。

全流模式细分是将每一步细分为两个小步,即电流依次由A
相到AB相再到B相,再由B相到BC相再到C相,依此循环。

这样可以提高步进电机的抗负载能力和静态扭矩,但精度相对较低。

半流模式细分是将每一步细分为四个小步,即电流分别经过A相、AB相、B相、BC相、C相和CA相,依此循环。

这样可以提高步进电机的精度和平滑性,但抗负载能力和静态扭矩相对较低。

除了电子细分,还有一些其他方法用于步进电机的细分控制。

例如,可以通过增加步进电机的极对数来实现细分效果,即增加步进电机的电磁线圈数量,从而提高步进电机的分辨率。

此外,还可以通过使用微步驱动器来实现步进电机的细分控制,微步驱动器能够将每一步细分为更小的微步数,从而进一步提高步进电机的精度。

综上所述,步进电机细分原理是通过改变电流的形式或频率,
将每一步细分为更小的步数,以提高步进电机的精度和平滑性。

在实际应用中,可以根据具体需求选择不同的细分方法和控制器,以实现最佳的细分效果。

步进电机驱动器及细分控制原理

步进电机驱动器及细分控制原理

步进电机驱动器及细分控制原理引言:步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。

步进电机驱动器是一种用于控制步进电机旋转的设备。

步进电机可以通过控制驱动器提供的电流和脉冲信号来精确地控制旋转角度和速度。

本文将介绍步进电机驱动器的工作原理以及细分控制的原理。

一、步进电机驱动器的工作原理:1.输入电流转换:驱动器将输入的电流信号转换为电压信号。

电流信号通常由控制器产生,通过选择合适的电阻来控制输入电流的大小。

2.逻辑控制:驱动器还会接收来自控制器的脉冲信号。

这些脉冲信号会相互间隔地改变驱动器输出的电压,从而驱动步进电机旋转。

脉冲信号的频率和脉冲数量会影响步进电机的转速和旋转角度。

3.输出电压控制:驱动器会根据输入的电流和脉冲信号控制输出的电压,使其适应步进电机的工作要求。

输出电压的频率和脉冲数有助于控制步进电机旋转的速度和角度。

二、细分控制原理:细分控制是指通过控制驱动器输出的电压脉冲信号来实现更精确的步进电机控制。

细分控制可以将步进电机的每个脉冲细分成更小的步进角度,从而提高步进电机的转动分辨率。

1.脉冲信号细分:通过改变驱动器的输出脉冲信号频率和脉冲数来实现脉冲信号的细分。

例如,如果驱动器输入100个脉冲,但只输出50个脉冲给步进电机,那么每个输入的脉冲就会分为两个输出脉冲,步进电机的旋转角度将更精确。

2.电流细分:通过改变驱动器输出的电流大小来实现电流的细分。

通常情况下,驱动器的输出电流会根据步进电机的转动需要进行控制。

细分控制可以使驱动器能够实现更精确的电流控制,进而控制步进电机的转动精度。

3.微步细分:微步细分是一种更高级的细分控制方法,通过改变驱动器输出的电压波形进行微步细分。

微步细分将步进电机的每个步进角度再次细分为更小的角度,进一步提高了步进电机的转动分辨率和平滑性。

总结:步进电机驱动器是通过将控制器产生的电流和脉冲信号转换为驱动步进电机的电压信号的设备。

细分控制是通过改变驱动器输出的电流和脉冲信号来实现更精确的步进电机控制。

步进电机的分类;简述步进电机的工作原理

步进电机的分类;简述步进电机的工作原理

步进电机的分类;简述步进电机的工作原理一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的电动机,广泛应用于打印机、数控机床、纺织、医疗器械、精密仪器仪表等设备中。

本文将围绕步进电机的分类和工作原理展开讨论,通过深度和广度兼具的分析,帮助读者更好地理解和应用步进电机。

二、步进电机的分类1. 按照工作原理分类步进电机可以根据其工作原理分为磁性、霍尔效应和混合式步进电机。

其中,磁性步进电机主要由永磁体和电磁线圈构成,它的工作原理是利用电磁线圈中产生的磁场与永磁体磁场之间的吸引和排斥作用来实现转动。

霍尔效应步进电机则是利用霍尔元件检测转子位置而进行步进运动。

混合式步进电机则是将两种原理进行了有机结合,综合了两者的优点,具有较高的精度和扭矩。

2. 按照结构分类步进电机根据结构不同也可分为单转子步进电机和双转子步进电机。

单转子步进电机结构简单,适用于一般的定位应用;双转子步进电机通过在转子上添加转子齿和隔板,可以大大提高定位精度和抗负载能力,适用于高端控制系统。

三、步进电机的工作原理步进电机的工作原理可以简单概括为根据控制信号实现电磁线圈的通断来控制转子旋转。

具体来说,通过电流控制,电磁线圈产生的磁场与永磁体间不断吸引和排斥,从而实现转子的旋转。

步进电机的角位移是由电脉冲信号的频率和数量决定的,不同的驱动方式会影响步进电机的运动特性,通常可采用全步进、半步进和微步进等方式。

四、结论与展望通过对步进电机的分类和工作原理的深度和广度兼具的讨论,相信读者已经对步进电机有了更清晰的理解。

在今后的应用中,我们还可以深入研究步进电机的控制技术、驱动方式以及在不同领域的应用案例,以期更好地发挥步进电机的优势作用。

步进电机作为一种精密定位设备,必将在工业自动化领域发挥越来越重要的作用。

个人观点和理解:在我看来,步进电机作为一种精密定位设备,在工业生产和日常生活中扮演着非常重要的角色。

其高精度、高可靠性的特点使其在自动控制系统中得到广泛应用。

步进电机的原理,分类,细分原理

步进电机的原理,分类,细分原理

步进电机原理及使用说明一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件,具有无累积误差、成本低、控制简单特点。

产品从相数上分有二、三、四、五相,从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从规格上分有口42~φ130,从静力矩上分有0.1N•M~40N•M。

签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。

叙述其基本工作原理。

望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

二、感应子式步进电机工作原理(一)反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A…与齿5相对齐,(A…就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图:2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。

如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。

步进电机工作原理总结

步进电机工作原理总结

步进电机工作原理总结
步进电机是一种将电信号转化为机械转动的设备。

它的工作原理可以总结为以下几点:
1. 电磁原理:步进电机是一种电磁装置,由绕组和磁铁组成。

当通过绕组通以电流时,绕组会产生电磁场,与磁铁相互作用,从而产生力和转矩。

2. 磁性原理:步进电机的转子通常由多个磁片或磁块组成,每个磁片或磁块都具有多个极对(通常是两个)。

3. 步进原理:通过改变绕组的电流方向和大小,可以改变磁铁的磁极方向和磁场强度。

当绕组的电流脉冲信号按照一定模式改变时,可以使得磁场的极性和位置发生变化,从而带动转子进行步进运动。

4. 控制原理:步进电机通常需要由控制器或驱动器来提供精确的脉冲信号,以控制电机的转动。

通过改变脉冲信号的频率、宽度和相位,可以控制步进电机的转速、方向和位置。

综上所述,步进电机的工作原理是通过改变电流和磁场的方式,实现电能到机械能的转换,从而实现精确的转动控制。

它广泛应用于各种需要精准定位和控制的领域,如工业自动化、机械设备和电子仪器等。

步进电机结构及工作原理

步进电机结构及工作原理步进电机是一种特殊的电动机,它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度,并且不需要传统的反馈系统。

步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。

1. 定子步进电机的定子通常由两个或多个绕组组成,每个绕组都被连接到一个相位驱动器上。

这些绕组被排列在定子上,并且相互之间呈90度的偏移角度。

当驱动器向一个绕组发送脉冲时,该绕组会产生一个磁场,吸引转子中的磁铁。

2. 转子步进电机的转子通常由磁铁或永磁体构成。

当定子中的绕组被激活时,它们会产生一个磁场,吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

3. 控制电路步进电机的控制电路通常由微处理器、计数器和驱动器构成。

微处理器负责计算出需要发送给驱动器的脉冲序列,并将其发送到计数器中进行计数。

当计数器达到预设值时,它会向驱动器发送一个脉冲,激活定子中的绕组。

工作原理:步进电机的工作原理基于磁场的相互作用。

当定子中的绕组被激活时,它们会产生一个磁场,吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

每次激活定子中的一个绕组都会使得转子旋转一定角度,这个角度通常称为步进角。

步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向。

当需要逆时针旋转时,只需要改变脉冲序列的顺序即可。

此外,步进电机还可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。

总结:步进电机是一种特殊的电动机,它可以通过电脉冲控制精确地旋转一定角度,并且不需要传统的反馈系统。

步进电机主要由定子、转子和控制电路组成。

当驱动器向一个绕组发送脉冲时,该绕组会产生一个磁场,吸引或排斥转子中的磁铁。

这种作用力使得转子沿着旋转方向移动一定角度。

步进电机可以通过改变脉冲序列和频率来控制旋转速度和方向,并且可以通过微处理器控制来实现精确的位置控制和速度调节。

步进电机结构及工作原理

A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。
C
A'
B
B'
C'
A
3
4
1
2
A相通电
C
A'
B
B'
C'
A
3
4
1
2
B相通电
1
C'
3
4
2
C
A'
B
B'
A
C相通电
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。
步进电动机 步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机,常作为数字控制系统中的执行元件。
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市场工作计划
转子为软磁材料,无绕组,定、转子开小齿、步距角小。
1)反应式:
转子为永磁材料,转子的极数=每相定子极数,不开小齿,步距角较大,力矩较大
2)永磁式:
转子为永磁式、两段,开小齿,转矩大、动态性能好、步距角小,但结构复杂,成本较高。 以反应式为例说明步进电机的结构和工作原理 通常按励磁方式分为三大类:
13.7 步进电动机
为使转、定子的齿对齐,定子磁极上的小齿,齿宽和齿槽和转子相同。
转子的齿距等于360/ 40=9 ,齿宽、齿槽各4.5 。
工作原理:假设是单三拍通电工作方式。
01
A 相通电时,定子A 相的五个小齿和转子对齐。此时,B 相和 A 相空间差120,含 120/9 = 齿
02
A
3
4
1

步进电机的种类、结构及工作原理

步进电机的种类、结构及工作原理步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。

在此系统中,执行元件是步进电机。

它受驱动控制线路的控制,将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移,并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。

由于该系统没有反馈检测环节,它的精度较差,速度也受到步进电机性能的限制。

但它的结构和控制简单、容易调整,故在速度和精度要求不太高的场合具有一定的使用价值。

1.步进电机的种类步进电机的分类方式很多,常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。

根据不同的分类方式,可将步进电机分为多种类型,如表5-1所示。

表5-1 步进电机的分类2.步进电机的结构目前,我国使用的步进电机多为反应式步进电机。

在反应式步进电机中,有轴向分相和径向分相两种,如表5--1所述。

图5--2是一典型的单定子、径向分相、反应式伺服步进电机的结构原理图。

它与普通电机一样,分为定子和转子两部分,其中定子又分为定子铁心和定子绕组。

定子铁心由电工钢片叠压而成,其形状如图中所示。

定子绕组是绕置在定子铁心6个均匀分布的齿上的线圈,在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起,构成一相控制绕组。

图5--2所示的步进电机可构成三相控制绕组,故也称三相步进电机。

若任一相绕组通电,便形成一组定子磁极,其方向即图中所示的NS极。

在定子的每个磁极上,即定子铁心上的每个齿上又开了5个小齿,齿槽等宽,齿间夹角为9°,转子上没有绕组,只有均匀分布的40个小齿,齿槽也是等宽的,齿间夹角也是9°,与磁极上的小齿一致。

此外,三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距,如图5--3所示。

当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时,B相磁极上的齿刚好超前(或滞后)转子齿1/3齿距角,C相磁极齿超前(或滞后)转子齿2/3齿距角。

图5-2 单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图图5-3 步进电机的齿距图5--4是一个五定子、轴向分相、反应式伺服步进电机的结构原理图。

步进电机的种类及其工作原理


五、步进电机的控制
步进电机的控制电路可以采用硬件方式构成,这种情况 下,如果需要变动控制功能,则又须重新设计硬件电路, 因此灵活性差、调整困难。计算机数控技术为步进电机 的控制开辟了新的途径。原来由硬件线路实现的控制, 都可方便地由相应的计算机程序模块来实现。这样不但 使控制功能增强,使电路简化、成本降低,而且可靠性 也大大提高。
转子导磁体上嵌有永久磁铁,可以说是 永磁型和可变磁阻型相结合的一种形式。 故称为混合型步进电机。
它不仅具有VR型步进电机步距角小、响 应频率高的优点,而且还具有PM型步进 电机励磁功率小、效率高的优点。
步进电机的工作原理
单三拍
步进电机的工作原理
三相六拍
步进电动机的主要性能指标
最大静转矩Mjmax(N·m) 它表示了步进电机 承受负载的能力。Mjmax越大,其带负载 能力越强,运行的快速性及稳定性也越好。
四、步进电机驱动器
(2)功率放大器。从计算机输出口或从环形分配器输出的信号
脉冲电流一般只有几个毫安,不能直接驱动步进电机,必须采 用功率放大器将脉冲电流进行放大,使其增大到几至十几安培, 从而驱动步进电机运转。由于电机各相绕组部是绕在铁芯上的 线圈,所以电感较大,绕组通电时,电流上升率受到限制。因 而影响电机绕组电流的大小。绕组断电时,电感中磁场的储能 元件将维持绕组中已有的电流不能突变,在绕组断电时会产生 反电动势.为使电流尽快衰减,并释放反电动势,必须增加适 当的续流回路。 步进电机所使用的功率放大电路有电压型和 电流型。电压型又有单电压型、双电压型(高低压型)。电流型 中有恒流驱动、斩波驱动等。
控 I/


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算口机
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步进电机原理及使用说明一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件,具有无累积误差、成本低、控制简单特点。

产品从相数上分有二、三、四、五相,从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从规格上分有口42~φ130,从静力矩上分有0.1N•M~40N•M。

签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。

叙述其基本工作原理。

望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

二、感应子式步进电机工作原理(一)反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A…与齿5相对齐,(A…就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图:2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。

如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。

如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。

如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。

如按A,C,B,A……通电,电机就反转。

由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。

而方向由导电顺序决定。

不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。

往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。

甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。

不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。

并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。

只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。

3、力矩:电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比S其磁通量Ф=Br*SBr为磁密,S为导磁面积F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度,D为转子直径Br=N•I/RN•I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。

力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。

(二)感应子式步进电机1、特点:感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。

因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。

感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。

一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。

(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。

例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= ,D= .一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。

2、分类感应子式步进电机以相数可分为:二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。

以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。

3、步进电机的静态指标术语相数: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,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θ表示。

θ=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θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。

定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。

此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。

虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。

4、步进电机动态指标及术语:1、步距角精度:步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。

用百分比表示:误差/步距角*100%。

不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。

称之为失步。

3、失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。

4、最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。

5、最大空载的运行频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。

6、运行矩频特性:电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。

如下图所示:其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。

电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。

如下图所示:其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。

要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。

7、电机的共振点:步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角为0.9度),电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振区较多。

8、电机正反转控制:当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或( )时为正转,通电时序为DA-CA-BC-AB或( )时为反转。

三、驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲,功率放大等组成的控制系统,其方框图如下:1、脉冲信号的产生。

脉冲信号一般由单片机或CPU产生,一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右,电机转速越高,占空比则越大。

2、信号分配我厂生产的感应子式步进电机以二、四相电机为主,二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种,具体分配如下:二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。

四相电机工作方式也有二种,四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度;四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度)。

3、功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。

步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。

平均电流越大电机力矩越大,要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。

因而不同的场合采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式一般有以下几种:恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

为尽量提高电机的动态性能,将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。

我厂生产的SH 系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下:说明:CP 接CPU脉冲信号(负信号,低电平有效)OPTO 接CPU+5VFREE 脱机,与CPU地线相接,驱动电源不工作DIR 方向控制,与CPU地线相接,电机反转VCC 直流电源正端GND 直流电源负端A接电机引出线红线接电机引出线绿线B 接电机引出线黄线接电机引出线蓝线步进电机一经定型,其性能取决于电机的驱动电源。

步进电机转速越高,力距越大则要求电机的电流越大,驱动电源的电压越高。

电压对力矩影响如下:4、细分驱动器在步进电机步距角不能满足使用的条件下,可采用细分驱动器来驱动步进电机,细分驱动器的原理是通过改变相邻(A,B)电流的大小,以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。

四、步进电机的应用(一)步进电机的选择步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。

一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。

1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。

电机的步距角应等于或小于此角度。

目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。

2、静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。

静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。

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