1、第11章 步進電動機11.1步進電動機的結構和工作原理11.2 其他形式的步進電動機11.3步進電動機的驅動與控制11.4步進電動機的應用11.1步進電動機的結構和工作原理步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的一種控制電動機。其運行特點是每輸人一個電脈沖信號，電動機就轉動一個角度或前進一步。 11.1.1反應式步進電動機的結構定子鐵芯由硅鋼片組成，定子上有均勻分布有六個磁極，磁極上繞有控制繞組，兩個相對磁極組成一相，故共有三相繞組轉子鐵芯由硅鋼片組成，轉子鐵芯上沒有繞組，轉子具有均勻分布的四個齒，且轉子齒寬等于定子極靴寬。 11.1步進電動機的結構和工作原理11.1.2反應式步進電

2、動機的工作原理當A相時，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點，所以轉子齒1和3的軸線與定子A極軸線對齊。同理，當斷開A相接通B相時，轉子便按逆時針方向轉過30，使轉子齒2和4的軸線與定子B極軸線對齊。斷開B相，接通C相，則轉子再轉過30，使轉子齒1和3的軸線與C極軸線對齊。 如此按ABCA順序不斷接通和斷開控制繞組， 轉子就會一步一步地按逆時針方向連續轉動。 11.1步進電動機的結構和工作原理11.1.2反應式步進電動機的工作原理按ABCA方式運行的稱為三相單三拍運行“三相”是指此步進電動機具有三相定子繞組“單”是指每次只有一相繞組通電“三拍”是指三次換接為一個循環如果通電方式為ABBCCAA

3、B，則稱為三相雙三拍工作方式如果通電方式為AABBBCCCAA，則稱為三相單（雙）六拍或三相六拍工作方式11.1步進電動機的結構和工作原理11.1.2反應式步進電動機的工作原理步進電動機每輸入一個脈沖電信號，轉子轉過的角度稱為步距角，用符號表示。 步進電動機的步距角與相數m、轉子齒數Z、通電方式C有關，其關系為： C為狀態系數，當采用單三拍或雙三拍方式時，C=1；當采用單、雙六拍時，C=2。 11.1步進電動機的結構和工作原理11.1.2反應式步進電動機的工作原理反應式步進電動機轉速取決于脈沖頻率、轉子齒數和拍數，而與電壓、負載、溫度等因素無關 步進電動機轉速11.2 其他形式的步進電動機11

4、.2.1 永磁式步進電動機 1永磁式步進電動機的結構 定子上有兩相或多相繞組轉子為一對或幾對極的星形磁鐵轉子的極數與定子每相的極數相同 11.2 其他形式的步進電動機11.2.1 永磁式步進電動機 2永磁式步進電動機的特點 大步距角， 例如15、 22.5、 30、 45、 90等； 啟動頻率較低， 通常為幾十到幾百赫茲(但轉速不一定低)； 控制功率小； 在斷電情況下有定位轉矩； 有強的內阻尼力矩。 11.2 其他形式的步進電動機11.2.2感應子式步進電動機 11.2 其他形式的步進電動機11.2.2感應子式步進電動機 感應子式步進電動機的定子鐵芯與反應式步進電動機相同，即分成若干大極，每個

5、極上有小齒及控制繞組；定子控制繞組與永磁式步進電動機相同，也是兩相集中繞組，每相為兩對極，按A - B - (-A) - (-B) - A 次序輪流通以正負電脈沖(也可在同一相的極上繞上兩套繞向相反的繞組，通以正脈沖)；轉子的結構與永久式同步電動機相同，兩段轉子鐵芯上也開有齒槽，其齒距與定子小齒齒距相同。 11.2 其他形式的步進電動機11.2.2感應子式步進電動機 轉子磁鐵充磁后，一端(如圖中A端)為N極，則A端轉子鐵芯的整個圓周上都呈N極性， B端轉子鐵芯則呈S極性。當定子A相通電時，定子1 - 3 - 5 - 7極上的極性為N - S - N - S，這時轉子的穩定平衡位置就是圖11-5

6、所示的位置，即定子磁極1和5上的齒在B端與轉子的齒對齊，在A端則與轉子槽對齊，磁極 3 和 7 上的齒與A端上的轉子齒及B端上的轉子槽對齊，而B相 4 個極(2、 4、 6、 8 極)上的齒與轉子齒都錯開1/4齒距。 11.3步進電動機的驅動與控制11.3.1步進電動機的驅動電源 步進電動機的驅動電源主要包括變頻信號源、脈沖分配器和脈沖放大器三部分 。 11.3步進電動機的驅動與控制11.3.1步進電動機的驅動電源 步進電動機單片機驅動電路原理圖 11.3步進電動機的驅動與控制11.3.2步進電動機的控制 1步進電動機運轉控制 利用微型計算機的IO控制接口板，可實現步進電動機的控制 11.3步

7、進電動機的驅動與控制表11-1 步進電動機三相六拍環形控制表（正轉） 控制節拍A2 A1 A0控制方向方向10 0 101H反轉正轉20 1 103H30 1 002H41 1 006H51 0 004H61 0 105H11.3步進電動機的驅動與控制用C語言實現其控制動作，則正轉程序：outportb (0 x2000，0 x01)；outportb (0 x2000，0 x03)；outportb (0 x2000，0 x02)；outportb (0 x2000，0 x06)；outportb (0 x2000，0 x04)；outportb (0 x2000，0 x05)；反轉程序：o

8、utportb (0 x2000，0 x05)；outportb (0 x2000，0 x04)；outportb (0 x2000，0 x06)；outportb (0 x2000，0 x02)；outportb (0 x2000，0 x03)；outportb (0 x2000，0 x01)； 11.3步進電動機的驅動與控制2步進電動機速度控制 步進電動機運轉的速度，取決于輸入脈沖的頻率。只要在控制軟件中，控制兩個節拍進給脈沖的間隔時間，就可以方便地實現步進電動機運轉速度的控制。兩個節拍間的間隔時間通常采用軟件延時的方法實現，如在C語言中 設V為步進電動機速度控制變量，則可通過以下循環體控

9、制步進電動機按照一定的轉速進行正方向旋轉。反方向運動同理可得。outportb (0 x2000，0 x01)；delay (V)；outportb (0 x2000，0 x03)；delay (V)；outportb (0 x2000，0 x02)；delay (V)；outportb (0 x2000，0 x06)；delay (V)；outportb (0 x2000，0 x04)；delay (V)；outportb (0 x2000，0 x05)；delay (V)；11.3步進電動機的驅動與控制3步進電動機位置控制 首先按照機械傳動關系，求出絲杠位移量與步進時間轉角的關系，從而得到一定直線位移量所對應的步進電動機轉角，并根據步距角的大小