步進電機的結構與原理演示文稿現在是1頁\一共有60頁\編輯于星期日（優選）步進電機的結構與原理現在是2頁\一共有60頁\編輯于星期日機電傳動控制技術系列講座內容:第一講：機電傳動概述及控制系統中常用檢測元件主要內容：講述機電傳動的目的和任務及發展概況，介紹機電傳動控制系統中常用的元器件（如速度傳感器、線位移傳感器、角位移傳感器等）。第二講：機電傳動控制系統主要內容：講述機電傳動控制系統的組成和分類，重點介紹機電傳動控制系統調速方法。第三講：步進電機控制系統主要內容：講述步進電機的結構、原理和控制系統;重點介紹步進電機的控制與應用等方面的知識。現在是3頁\一共有60頁\編輯于星期日

第三講步進電機控制系統

目的：1、了解步進電機的一般結構與工作原理

2、掌握步進電機基本特性及應用3、學會步進電機控制方法

內容：一、步進電機的分類二、步進電機的結構和工作原理三、步進電機的主要技術指標四、步進電機的控制現在是4頁\一共有60頁\編輯于星期日第一節

步進電機分類

1、何謂步進電動機又稱為脈沖電動機，是數字控制系統中的一種執行元件。其功用是將脈沖電信號變換為相應的角度位移或直線位移，即給一個脈沖電信號，電動機就轉動一個角度或前進一步。

轉角控制電脈沖tt圖1步進電機的功用驅動器步進電機控制電脈沖現在是5頁\一共有60頁\編輯于星期日第一節

步進電機分類

2、步進電動機產品外形步進電機驅動器現在是6頁\一共有60頁\編輯于星期日第一節

步進電機分類

2、步進電動機產品外形現在是7頁\一共有60頁\編輯于星期日第一節

步進電機分類

3、步進電動機分類步進電機在構造上有三種主要類型：1、反應式（VariableReluctance，VR）2、永磁式（PermanentMagnet,PM）3、混合式（HybridStepping,HS）。反應式永磁式混合式反應式結構現在是8頁\一共有60頁\編輯于星期日第一節

步進電機分類

3、步進電動機分類反應式：定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。結構簡單、成本低、步距角小，可達1.2°、但動態性能差、效率低、發熱大，可靠性難保證。永磁式：永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成，轉子的極數與定子的極數相同。其特點是動態性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）。混合式：混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優點，其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料，轉子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態性能好，步距角小，但結構復雜、成本相對較高。反應式永磁式混合式現在是9頁\一共有60頁\編輯于星期日

20世紀60年代后期，在步進電動機本體方面隨著永磁材料的發展，各種實用性步進電動機也應運而生，而半導體技術的發展則推進了步進電動機在眾多領域的應用。在近30年間，步進電動機迅速地發展并成熟起來。從發展趨向來講，步進電動機已經能與直流電動機、異步電動機、以及同步電動機并列，從而成為電動機的一種基本類型。我國步進電動機的研究及制造起始于本世紀50年代后期，從50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研機構為研究一些裝置而使用或開發少量產品，這些產品以多段結構三相反應式步進電動機為主。70年代初期，步進電動機的生產和研究有所突破，除反映在驅動器設計方面的長足進步外，對反應式步進電動機本體的設計研究發展到一個較高水平。70年代中期至80年代中期為成品發展階段，新品種高性能電動機不斷被開發。自80年代中期以來，由于對步進電動機精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進電動機及驅動器作為產品廣泛利用

4、步進電動機的發展第一節

步進電機分類現在是10頁\一共有60頁\編輯于星期日步進電機主要用于一些有定位要求的場合。例如：線切割的工作臺拖動，植毛機工作臺（毛孔定位），包裝機（定長度）。打印機，汽車油門控制系統，掃描儀等。基本上涉及到定位的場合都用得到。

5、步進電動機的應用領域第一節

步進電機分類現在是11頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理1、步進電機的結構現在是12頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理1、步進電機的結構由定子和轉子二大部分組成定子轉子現在是13頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理1、步進電機的結構－－定子現在是14頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理1、步進電機的結構－－定子現在是15頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理2、步進電機的結構－－轉子現在是16頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理2、步進電機的結構－－轉子現在是17頁\一共有60頁\編輯于星期日(1)定子由硅鋼片疊成，裝上一定相數的控制繞組，由環行分配器送來的電脈沖對多相定子繞組輪流進行勵磁；-第二節

步進電機結構和工作原理3、步進電機的結構原理現在是18頁\一共有60頁\編輯于星期日

由用硅鋼片疊成或用軟磁性材料做成凸極結構。轉動1個齒，轉角發生了90度變化。(2)轉子-第二節

步進電機結構和工作原理3、步進電機的結構原理現在是19頁\一共有60頁\編輯于星期日定子上有六個均布的磁極，每個磁極上又有5個小齒，齒距相等，齒間夾角為9

度轉子上無繞組，只有均布的40個小齒，定子磁極的齒與轉子上的齒依次錯開1/3齒距。第二節

步進電機結構和工作原理4、步進電機的結構原理－－反應式現在是20頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理5、步進電機的工作原理－－反應式現在是21頁\一共有60頁\編輯于星期日依此輪流通電，轉子就沿著A—B—C的方向旋轉。從一相通電換接到另一相通電，轉子轉過一個步距角，稱為一拍

在一個循環周期內換接三次，稱為三相單三拍運行動畫如果通電方式按AB—BC—CA的順序，每次接通兩相繞組，稱為三相雙三拍運行。步距角也是30度

動畫當按A—AB—B—BC—C—CA—A順序通電，則一個循環周期內換接六次，稱為三相六拍運行，此時步距角為15度

C:/Users/lenovo/Desktop/%E6%AD%A5%E8%BF%9B%E7%94%B5%E6%9C%BA/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E5%85%AD%E6%8B%8D.exeA相繞組通電B相繞組通電C相繞組通電第二節

步進電機結構和工作原理5、步進電機的工作原理－－反應式現在是22頁\一共有60頁\編輯于星期日第二節

步進電機結構和工作原理5、步進電機的工作原理－－反應式現在是23頁\一共有60頁\編輯于星期日轉子齒數z=40，相數m=3，t為齒距，其對應空間角度為360／40=9度，則定子相鄰磁極間的轉子齒數為

6.2/3第二節

步進電機結構和工作原理5、步進電機的工作原理－－反應式現在是24頁\一共有60頁\編輯于星期日由此可見，m相步進電動機的步距角與定子繞組的相數m、轉子的齒數Z和通電方式k（拍數/m相數）有關，即轉速為第二節

步進電機結構和工作原理5、步進電機的工作原理－－反應式現在是25頁\一共有60頁\編輯于星期日1、

步距角

----從一相通電換接到另一相通電，轉子轉過一個步距角，一般范圍在0.50～30

。2、起動頻率：步進電動機能夠不失步起動的最高頻率。起動頻率是隨著負載大小而變化的，負載大，起動頻率低。TL0啟動矩頻特性fqfq0J啟動慣頻特性第三節

步進電機主要技術指標現在是26頁\一共有60頁\編輯于星期日

3、連續運行頻率：步進電機連續運行時，如輸入脈沖頻率逐漸升高仍能保證不丟步運行的極限頻率，稱為連續運行頻率。有時稱為最高連續頻率或最高工作頻率，記作fmax．連續運行頻遠大于啟動頻率fq

，這是出于啟動時有較大的慣性扭矩并需要一定加速時間緣故．第三節

步進電機主要技術指標現在是27頁\一共有60頁\編輯于星期日Tjmax-π+π0Tθe穩定平衡點轉角特性圖4、最大靜態轉矩Mmax----是指在某相始終通電，轉子不動時，所能承受的最大負載轉矩。反映了制動能力和低速步進運行時的負載能力。

這項指標反映了步進電機的帶負載能力和工作的快速響應特性。Mmax值愈大，電機帶負載能力愈強，快速性愈好．第三節

步進電機主要技術指標現在是28頁\一共有60頁\編輯于星期日5、矩頻特性：動態轉矩與脈沖頻率的關系稱為矩頻持性，步進電機的動態轉矩即電磁力矩隨頻率升高而急劇下降．Mq0f矩頻特性第三節

步進電機主要技術指標現在是29頁\一共有60頁\編輯于星期日0Tqf為什么頻率增高以后步進電機的負載能力要下降呢？電流放大器電源步進電機一相繞組驅動信號R1R2第三節

步進電機主要技術指標現在是30頁\一共有60頁\編輯于星期日為什么頻率增高以后步進電機的帶負載能力要下降呢？電流放大器電源步進電機一相繞組驅動信號R1R2

因為頻率越高，通過線圈繞組的平均電流越小，電磁力矩就越小。所以，帶負載能力就要下降。第三節

步進電機主要技術指標現在是31頁\一共有60頁\編輯于星期日1、步進電機控制系統方框圖驅動器運行指令變頻信號脈沖分配功率放大步進電機控制器執行元件步進電機控制系統由控制器、驅動器和執行元件等三大部分組成。第四節

步進電機控制系統現在是32頁\一共有60頁\編輯于星期日2、控制器運行指令變頻信號控制器變頻脈沖發生系統指令系統控制器功能：

由指令系統發出的速度和方向指令，控制脈沖發生系統產生相應頻率的脈沖信號和高、低電平的方向信號。控制器組成：第四節

步進電機控制系統現在是33頁\一共有60頁\編輯于星期日3、控制的器作用運行指令變頻信號控制器方向信號正轉反轉運動軌跡信號速度信號tET1tET1速度信號運動軌跡信號xvxv第四節

步進電機控制系統現在是34頁\一共有60頁\編輯于星期日1、控制器的作用運行指令變頻信號控制器方向信號運動軌跡信號速度信號實現的方法：（1）PC機（2）PLC（3）電子電路第四節

步進電機控制系統現在是35頁\一共有60頁\編輯于星期日

步數控制步進電動機在用于軟盤驅動、打印機和數控機床進給系統中，都需要精確定位，所以在編寫程序時，需先給定應走的步數。

例如，某數控機床進給系統的五相步進電動機，步距角θ=1.5度。脈沖當量δp=0.005mm，要求走刀距離為L=20cm。求需要多少個脈沖？步進電機轉多少圈？答：需要L/δ=4×104個脈沖，即要走4×104步(166.7圈)才能走完這段距離。現在是36頁\一共有60頁\編輯于星期日

速度的控制通過控制脈沖分配頻率可實現步進電動機的速度控制。速度控制也有硬、軟件兩種方法。硬件方法是在硬件脈沖分配器的脈沖輸入端(CP)接一個可變頻率脈沖發生器，改變其振蕩頻率，即可改變步進電動機速度。

(1)步數和速度控制第四節

步進電機控制系統現在是37頁\一共有60頁\編輯于星期日(2)速度軌跡的控制步進電動機允許的起動頻率一般較低(100步／秒～250步／秒)。當要求高速運行時，必須從低頻起動，然后逐漸加速；

第四節

步進電機控制系統現在是38頁\一共有60頁\編輯于星期日(3)速度信號的頻率與步進電機帶負載能力的分析電流放大器電源步進電機一相繞組驅動信號R1R2第四節

步進電機控制系統現在是39頁\一共有60頁\編輯于星期日

2、驅動器第四節

步進電機控制系統現在是40頁\一共有60頁\編輯于星期日環形分配器第一相放大器器第二相放大器器步進電機輸入脈沖負載第三相放大器脈沖分配器功率放大器(驅動)

2、驅動器步進電動機的驅動器由:第四節

步進電機控制系統現在是41頁\一共有60頁\編輯于星期日（1）脈沖分配器通電相QCQBQA正轉X(1)反轉X(0)A001AB011B010BC110C100CA101環形分配器第一相放大器器第二相放大器器步進電機輸入脈沖負載第三相放大器第四節

步進電機控制系統現在是42頁\一共有60頁\編輯于星期日環形分配器第一相放大器器第二相放大器器步進電機輸入脈沖負載第三相放大器（1）脈沖分配器第四節

步進電機控制系統現在是43頁\一共有60頁\編輯于星期日環形分配器第一相放大器器第二相放大器器步進電機輸入脈沖負載第三相放大器電流放大器電源步進電機一相繞組驅動信號R1R2（2）功率放大器第四節

步進電機控制系統現在是44頁\一共有60頁\編輯于星期日R12R12+U1高壓+U2低壓步進電機繞組控制信號U1U2U高低電壓切換電源低壓控制回路高壓控制回路（2）功率放大器第四節

步進電機控制系統現在是45頁\一共有60頁\編輯于星期日4、步進電機使用步進電機第四節

步進電機控制系統現在是46頁\一共有60頁\編輯于星期日4、步進電機使用步進電機第四節

步進電機控制系統現在是47頁\一共有60頁\編輯于星期日4、步進電機驅動器使用第四節

步進電機控制系統現在是48頁\一共有60頁\編輯于星期日現在是49頁\一共有60頁\編輯于星期日STEP/REV