步进电机式
步进电机细分计算公式(二)
步进电机细分计算公式(二)步进电机细分计算公式步进电机是一种常见的机电设备，其通过控制脉冲信号的频率和顺序来实现转动。
在实际应用中，为了提高步进电机的分辨率和控制精度，需要对步进电机进行细分控制。
下面列举一些与步进电机细分计算相关的公式，并提供相应的例子进行解释说明。
步进电机细分计算公式1.单圈分辨率计算公式：Single Turn Resolution=Motor Steps Gear Ratio其中，Motor Steps表示电机总共的步数，Gear Ratio表示齿轮的比率。
这个公式是计算步进电机一圈的分辨率，即电机转动一圈时被细分的步数。
例如，一个步进电机有200个步进，与齿轮的比率为1：10，那么单圈分辨率为：Single Turn Resolution=20010=20Steps2.总细分分辨率计算公式：Total Resolution=Single Turn Resolution Microstep Setting其中，Microstep Setting表示微步细分设置。
这个公式是计算步进电机总的细分分辨率，即电机转动一圈时被细分的步数。
例如，对于上述的步进电机，微步细分设置为1/16，那么总细分分辨率为：Total Resolution=2016=Steps3.脉冲频率计算公式：Pulse Frequency=Motor Speed×Motor Steps 其中，Motor Speed表示电机转动的速度。
这个公式是计算步进电机的脉冲频率，即每秒钟发送给步进电机的脉冲数量。
例如，步进电机转动速度为1000转/分钟，步数为200，那么脉冲频率为：Pulse Frequency=1000×200=200000pulses/minute4.步进电机转速计算公式：Motor Speed=Pulse Frequency Motor Steps这个公式是计算步进电机的转速，即根据脉冲频率和电机步数计算电机的转速。
步进电机
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，改变方向。
优点
（1）直接实现数字控制；
（2）控制性能好； （3）无接触式； （4）抗干扰能力强； （5）误差不长期积累；
1.3.3 单步运行特性
1.单步运行时的矩角特性和稳定区 以三相单三步运行方式为例，设电机空载时，A相通电 时的矩角特性如图4中的曲线A所示，转子处于稳定平衡点 OA。如加一脉冲，A相断电，B相通电，则矩角特性变为曲 线B。 M
A
A
B
B
OB OA
A
B
θ
b
θ定区
步进电动机的步距角θ b由转子齿数、定子相数和通电 方式所决定，即
360 b mCZ k
式中m为相数。C为状态系数，采用单、双拍通电方式时 C＝2，采用单拍或双拍通电方式时C＝1。ZK为转子齿数。
若步进电动机所加的通电脉冲频率为f，则其转速为
60 f n mCZ k
1.3 静态运行特性
步进电动机不改变通电状态下的运行特性称
M B M max sin(e 120)
MB 与MA 相距120°电度角。这是一条与A相特性完全相同， 但相位上相差120°（电度角）的特性。当A、B同时通电时，合 成矩角特性应为二者之叠加，即
M AB M A M B M max sin(e 60)
可见MAB是一条幅值与单相通电时相同，相移60°电度角(θt/6) 的正弦曲线，如图3中曲线MAB所示。
1.3.4 连续运行特性
步进电机的分类
步进电机的分类
步进电机分为三大类：
1)反应式步进电机（VAriABle ReluCtAnCe，简称VR）反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。
它的结构简洁，成本距角可以做得很小，但动态性能较差。
反应式步进电机有单段式和多段式两种类型。
2)永磁式步进电机（PermAnent MAgnet），简称PM永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。
转子的极数和定子的极数相同，所以一般步进角比较大，它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小（相比反应式），但启动运行频率较低，还需要正负脉冲供电。
3)混合式步进电机（HyBrid，简称HB）混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。
混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以供应软磁材料的工作点，而定子激磁只需供应变化的磁场而不必供应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、噪声低、低频振动小。
这种电动机最初是作为一种低速驱动用的沟通同步机设计的，后来发觉假如各相绕组通以脉冲电流，这种电动机也能做步进增量运动。
由于能够开环运行以及掌握系统比较简洁，因此这种电机在工业领域中得到广泛应用。
步进电机计算公式
步进电机计算公式步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电动机。
它由定子、转子和控制电路组成。
控制电路根据输入的电脉冲信号，使得步进电机按照一定的步进角度进行转动。
步进电机的运动是离散的，每个脉冲信号会使电机转动一定的角度，这个角度称为步距角。
步距角的大小取决于电机的结构和控制方式。
常见的步距角有1.8°、0.9°、0.45°等。
步进电机的转速与输入的脉冲频率有关。
转速可以通过以下公式计算：转速（rpm）= (60 × f) / (n × s)其中，f为脉冲频率，单位为赫兹（Hz）；n为每转脉冲数，即电机的步数；s为电机的步距角，单位为度（°）。
例如，一个步进电机每转一周需要200个脉冲，步距角为 1.8°，如果输入的脉冲频率为1000Hz，则该电机的转速为：转速（rpm）= (60 × 1000) / (200 × 1.8) ≈ 166.67 rpm步进电机的转动精度可以通过步进角误差来衡量。
步进角误差是指电机在接收到相同数量的脉冲信号时实际转动的角度与理论步距角之间的差距。
步进角误差可以通过以下公式计算：步进角误差（°）= (实际角度 - 理论角度) / 理论角度× 100%步进电机的转矩与输入的电流有关。
转矩可以通过以下公式计算：转矩（N·m）= I × Kt其中，I为电机的相电流，单位为安培（A）；Kt为电机的转矩常数，单位为牛顿·米/安培（N·m/A）。
步进电机广泛应用于各种自动控制系统中，例如数控机床、印刷设备、纺织设备、医疗设备等。
步进电机具有结构简单、控制方便、位置闭环控制等优点，适用于需要高精度定位和速度控制的场合。
总结一下，步进电机的运动是离散的，转速可以通过脉冲频率、每转脉冲数和步距角来计算，转矩可以通过电流和转矩常数来计算。
双绕组式步进电机
双绕组式步进电机是一种常见的步进电机类型，其结构特点和工作原理使得它在许多应用中具有独特的优势。
下面我们将从结构和工作原理两个方面来介绍双绕组式步进电机，并对其应用和优缺点进行简要分析。
一、结构和工作原理双绕组式步进电机通常由两个相互独立的绕组组成，每个绕组都通过一个独立的线圈来驱动。
这种结构使得电机能够独立控制两个方向上的运动，从而实现了正反转切换和快速定位等功能。
电机的工作原理是基于通电后的磁场变化，即通过改变电流的方向来控制磁场的方向，从而驱动电机旋转。
具体来说，当给定一个旋转磁场时，转子就会在定子磁场的作用下产生相应的运动。
在这个过程中，通过改变电流的方向可以控制磁场的方向，从而实现步进电机的步进运动。
二、应用双绕组式步进电机在许多领域都有应用，例如数控机床、自动化生产线、机器人、医疗设备等。
在数控机床中，步进电机可以用于驱动刀具和工件的定位和移动，从而实现精确的加工。
在自动化生产线中，步进电机可以用于控制生产线的自动化程度和生产速度，从而提高生产效率。
在机器人领域，步进电机可以用于控制机器人的运动和转向，从而实现灵活的运动和精确的控制。
三、优缺点优点：1. 精度高：由于步进电机可以通过控制电流的方向来实现精确的定位和运动，因此在需要高精度控制的应用中具有优势。
2. 速度快：由于步进电机没有接触部件，因此摩擦阻力较小，可以快速地移动和定位。
3. 可靠性强：步进电机通常具有较高的稳定性和可靠性，不易受到温度、湿度等环境因素的影响。
缺点：1. 功耗较大：由于步进电机需要保持持续的磁场强度，因此通常需要较大的电流来驱动，从而导致较高的功耗。
2. 成本较高：相对于直流电机和交流电机，步进电机的生产成本较高，因此在一些对成本敏感的应用中可能不太适用。
3. 适用范围有限：虽然双绕组式步进电机在许多领域都有应用，但并不是所有的应用都需要高精度、快速响应和稳定性等特性，因此需要根据具体应用选择合适的电机类型。
步进电机的分类
步进电机的分类
步进电机可以分为以下几种分类：
1. 永磁式步进电机：通过在转子内部放置永磁体来生成磁场，转子和定子之间的磁场交互作用产生转矩，实现步进运动。
2. 双绕组式步进电机：包括两个绕组，每个绕组都有自己的阻抗相串联，通过改变绕组的电流方向和大小来控制转子的步进运动。
3. 双极步进电机：拥有两种状态，每次只能从一种状态转换到另一种状态，转子通过磁场的吸引力而产生步进运动。
4. 四相步进电机：有四个相位绕组，通过控制绕组的电流来产生引力转子并实现步进运动。
5. 全/半步进电机：通过变化绕组的电流来控制转子的步进运动。
全步进电机每次只进行一个步进，而半步进电机可以在一个步进中进行更小的增量运动。
6. 隔离式步进电机：在永磁转子和定子之间使用气体或液体作为隔离媒介，以减少摩擦和磨损，并提高步进电机的精度和寿命。
这些是常见的步进电机分类，根据不同的应用需求和工作原理，可能还存在其他
类型的步进电机。
简述步进电机以及步进电机分类
简述步进电机以及步进电机分类步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械运动的电动机。
它通过控制电流的方式，使得电机按照一定的步进角度进行旋转，从而实现精确的位置控制。
步进电机可以根据结构和工作原理的不同进行分类。
以下是几种常见的步进电机分类：1. 永磁步进电机（Permanent Magnet Stepper Motor，PMSM）：永磁步进电机使用永磁体产生磁场，通过改变驱动电流的方向和大小来控制转子的位置。
它具有简单的结构、较高的转矩和较低的成本，常用于低负载和低速应用。
2. 变磁阻步进电机（Variable Reluctance Stepper Motor，VRSM）：变磁阻步进电机利用转子和定子之间的磁阻差异来实现步进运动。
它的转子通常由铁芯组成，通过改变定子绕组的电流来控制转子位置。
变磁阻步进电机具有较高的转速和响应速度，但相对于永磁步进电机来说，转矩较低。
3. 混合式步进电机（Hybrid Stepper Motor）：混合式步进电机结合了永磁步进电机和变磁阻步进电机的特点。
它采用多相绕组和永磁体，通过改变驱动电流的方式来实现精确的位置控制。
混合式步进电机具有较高的转矩、较低的振动和较高的分辨率，广泛应用于需要高精度定位和控制的领域。
此外，步进电机还可以根据驱动方式进行分类，包括全步进 （Full Step）、半步进 （Half Step）和微步进 （Microstepping）。
全步进模式是指每个脉冲信号使电机转动一个完整的步进角度；半步进模式是指每个脉冲信号使电机转动半个步进角度；微步进模式则是通过在每个步进角度之间施加更小的电流变化，使得电机可以以更小的角度进行运动，从而提高了分辨率和平滑性。
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种机械和自动化设备中。
它以其精准的控制和高度可靠性而受到青睐。
本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。
1. 基本工作原理步进电机是一种将电能转换为机械能的设备，通过电磁原理实现驱动。
其基本构造包括定子与转子。
定子通常由两种或多种电磁线圈组成，这些线圈按照特定的顺序被激活。
转子则是由一组磁体组成，以使定子磁电流激活时能产生磁通。
2. 单相步进电机单相步进电机也称为单相混合式步进电机。
它具有两个电磁线圈，相位差为90度。
当线圈被激活时，会产生磁场。
根据磁场的相互作用，电机转子就可以旋转到一个新的位置。
单相步进电机的工作原理是通过改变线圈通电的顺序来控制运动。
3. 双相步进电机双相步进电机是一种更为常见的类型，它具有四个电磁线圈，相位差为90度。
每个线圈都可以单独激活，控制电机的运动。
在双相步进电机中，每次只有两个线圈被激活，以产生磁场。
通过交替激活不同的线圈，可以实现电机的旋转。
双相步进电机具有较高的转矩和精确的位置控制能力。
4. 步进电机的特点步进电机具有以下几个特点：4.1 准确定位：通过激活特定的线圈顺序，步进电机可以以特定的角度准确旋转，从而实现准确定位。
4.2 高度可编程：步进电机通过控制电流和脉冲的频率来控制转动速度和转动方向。
4.3 高度精密：由于线圈的激活顺序可以精确控制，步进电机可以实现非常精确的运动。
4.4 无需反馈系统：相比其他类型的电机，步进电机无需附加的位置反馈系统即可实现精确控制。
5. 应用领域由于其精准的控制和高度可靠性，步进电机在许多领域得到广泛应用，包括：5.1 3D打印机：步进电机用于控制打印头在XYZ轴上的位置，从而实现精确的打印。
5.2 CNC机床：步进电机用于控制刀具的位置和转动角度，从而实现自动化的数控加工。
5.3 机器人：步进电机用于控制机器人的运动，包括旋转和定位。
5.4 线性驱动器：步进电机也可以应用于线性驱动器，实现对物体位置的精确控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
下一页
步进电机型怠速控制阀电路
EFI主继电器
ISC阀
发动机ECU
蓄电池
丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路
怠速控制的内容：
① 起动初始位置设定
为了改善发动机的再次起动性能，在点火开关断开 时，ECU将控制怠速控制阀处于全开状态，为再次起动作 好准备。
当ECU内部主继电器控制电路接收到点火开关OFF位 置信号时，ECU将利用备用电源输入端提供的电压控制主 继电器线圈继续供电2秒，使步进电机的怠速控制阀退回 到初始位置，以便下次起动时具有较大的进气量。
② 起动中控制
由于发动机起动前，ECU已把怠速控制阀的初始位置 设定在最大开度位置，因此发动机起动后，若怠速控制阀 仍保持全开，则会引起发动机转速过高。
为避免出现这种情况，在起动过程中，当发动机转速 达到由冷却液温度确定的对应转速时，ECU控制怠速控制 阀，逐渐将阀门关小到与冷却液温度对应的开度。
◆ 步进电机转子和定子的结构：
当步进电机的转子转 动时，螺母将带动丝杆作 轴向运动，使阀芯开大或 关小阀门的开度。
ECU通过控制步进电 机的转动方向和转动角度 来控制丝杆的移动方向和 移动距离，从而达到控制 阀门开度，调整怠速转速 之目的。
控制阀工作原理
ECU控制S1通电， 转子顺时针转动90 度；ECU继续给S2 通电，转子再顺时 针转动90度；依此 类推。当ECU按照 S4、S3、S2、S1的 顺序通电时，转子 逆时针转动。
线圈通电一次，转 子转动一次的角度 称为步进角。
步进电机型ISCV构造及工作原理
丰田车步进电机型怠速控制阀
实际的步进电机不只4个定子，而是有很多。 下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机 的工作范围为0～125个步进级。
转子 定子线圈
阀轴 阀
至进气管 自空气滤清器
a）输入脉冲
b）工作过程
1、步进电机式怠速控制阀：
★ 车下检查（检查步进电机工作情况）
① 从节气门体上拆下怠速控制阀。 ② 在怠速控制阀插接器的B1和B2端子上接蓄电池正极，
而后依次将S1、S2、S3、S4端子搭铁，此时阀门应逐渐 关闭。若不能关闭，则应更换怠速控制阀。 ③ 把怠速控制阀插接器的B1和B2端子上接蓄电池正极， 而后依次将S4、S3、S2、S1端子搭铁，此时阀门应逐渐 开启。若不能开启，则应更换怠速控制阀。 ④ 诊断仪检测ISCV步级数。
检修：
★ 车上检查。
当发动机熄火时，怠速控制阀会发出“咔嗒”的声 响，使阀门开度退到最大位置。如果不响，应检查怠速控 制下步进电机的导线插接器，用万用表欧姆档测量 怠速控制阀4组绕组（B1-S1、B1-S3、B2-S2、B2-S4）的电 阻值（10-30Ω）。若电阻值不符合规定，则更换之。
⑥ 电器负载增大时的怠速控制
当汽车上使用的电器增多时，将引起电源系供电电 压降低，同时发动机的负荷也要增大。为保证ECU的+B端 有正常的供电电压，需要相应地增加进气量，提高发动机 的怠速转速。
⑦ 学习控制
ECU通过控制怠速控制阀的位置，调整发动机的怠 速转速。
由于发动机在使用过程中其性能会发生变化，因此 这时怠速控制阀的位置虽然没有变化，但实际的怠速转速 也会偏离初始值。出现这种情况时，ECU除了用反馈控制 使怠速转速仍达到目标值外，还将此时步进电机转过的步 数储存在备用存储器中，供以后的怠速控制用。
★ 车下检查（检查步进电机工作情况）
★ 检查步进电机工作电压。
将怠速控制阀安装到节气门体上，插好连接 器插头。
当点火开关在“ON”位置时，检测ECU的端子 ISC1、ISC2、ISC3、ISC4与E1之间（或检测怠速控 制阀连接器端子S1、S2、S3、S4与搭铁之间）应有 9-12V电压。如无电压，再检查电源电压和主继电 器是否正常。
③ 暖机控制
暖机过程中，ECU控制怠速控制阀从起动后的开度逐 渐关小，当冷却液温度达到70℃时，暖机控制结束，怠速 控制阀达到正常怠速开度。
④ 反馈控制
当发动机处于怠速工况运转时，如果发动机的实际 转速与ECU存储器中所存放的目标转速差超过规定值（如 20r/min），则ECU即控制怠速控制阀增减旁通空气量， 使发动机实际转速与目标转速差小于规定值。
目标转速与发动机怠速工况时的负荷有关，对应空档 起动开关是否接通、 是否使用空调、用电器增加等不同 情况，都有确定的目标转速。
⑤ 发动机转速变化的预测控制
发动机处于怠速工况时，空调开关、空档起动开关 等接通或断开时，都会引起发动机怠速负荷变化，产生较 大的怠速转速波动。
为了减小负荷变化对怠速转速的影响，ECU在收到 以上开关量信号、发动机转速变化出现前，就控制怠速控 制阀预先把阀门开大或关小一个固定的距离。
步进电机式怠速控制执行机构
步进电机式怠速控制阀
结构：
步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。
步进电机：
由永磁转子、定子绕组等组成。 用于产生驱动力矩。
螺旋机构：
由螺杆（丝杆）和螺母组成。 螺母与步进电机转子制成一体，螺杆的一端制有螺 纹，另一端固定有阀心，螺杆与阀体之间为滑动花键连 接，只能作轴向移动，不能作旋转运动。