步進(jìn)電機14問

1、步進(jìn)電機14問1.什么是步進(jìn)電機?步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.步進(jìn)電機分哪幾種?步進(jìn)電機分三種：永磁式（pm） ，反應(yīng)式（vr）和混合式（hb）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度； 反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合

2、式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機的應(yīng)用最為廣泛。3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（holding torque）?保持轉(zhuǎn)矩（holding torque）是指步進(jìn)電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2n.m的步進(jìn)電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2n.m的步進(jìn)電機。4.什么是detent tor

3、que?detent torque 是指步進(jìn)電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。detent torque 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有detent torque。5.步進(jìn)電機精度為多少？是否累積?一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。6.步進(jìn)電機的外表溫度允許達(dá)到多少?步進(jìn)電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在攝氏80-90

4、度完全正常。7.為什么步進(jìn)電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。8.為什么步進(jìn)電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈 沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。

5、9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?步進(jìn)電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：a.如步進(jìn)電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；b.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；c.換成步距角更小的步進(jìn)電機，如三相或五相步進(jìn)電機；d.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；e.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?步進(jìn)電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻(xiàn)），其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度

6、只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進(jìn)角為1.8 的兩相混合式步進(jìn)電機，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45，電機的精度能否達(dá)到或接近0.45，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。11.四相混合式步進(jìn)電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?四相混合式步進(jìn)電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱

7、高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。12.如何確定步進(jìn)電機驅(qū)動器的直流供電電源?a.電壓的確定混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如im483的供電電壓為1248vdc），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。b.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流i來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取i 的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取i 的1.52.0倍。13.混合式步進(jìn)電機

8、驅(qū)動器的脫機信號free一般在什么情況下使用?當(dāng)脫機信號free為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將free信號置低，使電機脫機，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將free信號置高，以繼續(xù)自動控制。 14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?只需將電機與驅(qū)動器接線的a+和a-（或者b+和b-）對調(diào)即可。.關(guān)于驅(qū)動器的細(xì)分原理及一些相關(guān)說明（轉(zhuǎn)載） 在國外，對于步進(jìn)系統(tǒng)，主要采用二相混合式步進(jìn)電機及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動器。 但在國內(nèi)，廣大用戶對“細(xì)分”還不是特別

9、了解，有的只是認(rèn)為，細(xì)分是為了提高精度，其實不然，細(xì)分主要是改善電機的運行性能，現(xiàn)說明如下：步進(jìn)電機的細(xì)分控制是由驅(qū)動器精確控制步進(jìn)電機的相電流來實現(xiàn)的，以二相電機為例，假如電機的額定相電流為3a，如果使用常規(guī)驅(qū)動器（如常用的恒流斬波方式）驅(qū)動該電機，電機每運行一步，其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?a或從3a突變到0，相電流的巨大變化，必然會引起電機運行的振動和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動該電機，電機每運行一微步，其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3a而不是3a，且電流是以正弦曲線規(guī)律變化，這樣就大大的改善了電機的振動和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點才是細(xì)分的真正優(yōu)點。由于細(xì)分驅(qū)動器要精確

10、控制電機的相電流，所以對驅(qū)動器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會較高。注意，國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同：1“平滑”并不精確控制電機的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用 來精確定位的。2電機的相電流被平滑后，會引起電機力矩的下降，而細(xì)分控制不但不會引起電機力矩的下降，相反，力矩會有所增加。 步進(jìn)電機小知識1.什么是步進(jìn)電機?步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（

11、及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.步進(jìn)電機分哪幾種?步進(jìn)電機分三種：永磁式（pm） ，反應(yīng)式（vr）和混合式（hb）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機的應(yīng)用最為廣泛。3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（holdin

12、g torque）?保持轉(zhuǎn)矩（holding torque）是指步進(jìn)電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2n.m的步進(jìn)電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2n.m的步進(jìn)電機。4.什么是detent torque?detent torque 是指步進(jìn)電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。detent torque 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)

13、電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有detent torque。5.步進(jìn)電機精度為多少？是否累積?一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。6.步進(jìn)電機的外表溫度允許達(dá)到多少?步進(jìn)電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。7.為什么步進(jìn)電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度

14、）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。8.為什么步進(jìn)電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。9.如何克服兩相混合式步進(jìn)電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?步進(jìn)電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：a.如步進(jìn)電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比

15、等機械傳動避開共振區(qū)；b.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；c.換成步距角更小的步進(jìn)電機，如三相或五相步進(jìn)電機；d.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；e.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?步進(jìn)電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻(xiàn)），其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進(jìn)角為1.8 的兩相混合式步進(jìn)電機，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45，電機的精度能否達(dá)到或接近0.4

16、5，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。11.四相混合式步進(jìn)電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?四相混合式步進(jìn)電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。12.如何確定步進(jìn)電機驅(qū)動器的直流供電電源?a.電壓的確定混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一

17、個較寬的范圍（比如im483的供電電壓為1248vdc），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。b.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流i來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取i 的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取i 的1.52.0倍。13.混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器的脫機信號free一般在什么情況下使用?當(dāng)脫機信號free為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷

18、電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將free信號置低，使電機脫機，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將free信號置高，以繼續(xù)自動控制。 14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?只需將電機與驅(qū)動器接線的a+和a-（或者b+和b-）對調(diào)即可。關(guān)于驅(qū)動器的細(xì)分原理及一些相關(guān)說明（轉(zhuǎn)載） 在國外，對于步進(jìn)系統(tǒng)，主要采用二相混合式步進(jìn)電機及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動器。 但在國內(nèi)，廣大用戶對“細(xì)分”還不是特別了解，有的只是認(rèn)為，細(xì)分是為了提高精度，其實不然，細(xì)分主要是改善電機的運行性能，現(xiàn)說明如下：步進(jìn)電機的細(xì)分控制是由驅(qū)動器精確控制步進(jìn)電機的相電流來實現(xiàn)的，以二相電機為例，假如電機

19、的額定相電流為3a，如果使用常規(guī)驅(qū)動器（如常用的恒流斬波方式）驅(qū)動該電機，電機每運行一步，其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?a或從3a突變到0，相電流的巨大變化，必然會引起電機運行的振動和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動該電機，電機每運行一微步，其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3a而不是3a，且電流是以正弦曲線規(guī)律變化，這樣就大大的改善了電機的振動和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點才是細(xì)分的真正優(yōu)點。由于細(xì)分驅(qū)動器要精確控制電機的相電流，所以對驅(qū)動器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會較高。注意，國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，望廣大用戶一定要分清

20、兩者的本質(zhì)不同：15“平滑”并不精確控制電機的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用來精確定位的。16電機的相電流被平滑后，會引起電機力矩的下降，而細(xì)分控制不但不會引起電機力矩的下降，相反，力矩會有所增加。 17.兩相和五相的混合式步進(jìn)電機的應(yīng)用場合有何不同？ 問題解答： 一般來說，兩相電機步距角大，高速特性好,但是存在低速振動區(qū)。而五相電機步距角小，低速運行平穩(wěn)。所以，在對電機的 運轉(zhuǎn)精度要求較高 ，且主要在中低速段（一般低于600轉(zhuǎn)/分） 的場合應(yīng)選用五相電機；反之，若追求電機的高速性能，對精度及平穩(wěn)性無太多要求的場合應(yīng)選用成本較低的兩

21、相電機。另外，五相電機的力矩通常在2nm以上，對小力矩的應(yīng)用，一般采用兩相電機，而低速平穩(wěn)性的問題可以通過采用細(xì)分驅(qū)動器的 方式解決。 和步進(jìn)電機相比，伺服電機有以下幾點優(yōu)勢：1、實現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機失步的問題；2、高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到20003000轉(zhuǎn)；3、抗過載能力強，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對有瞬間負(fù)載波動和要求快速起動的場合特別適用；4、低速運行平穩(wěn)，低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機的步進(jìn)運行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；5、電機加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；6、發(fā)熱和噪音明顯降低。步進(jìn)電機原理說明一、前言電腦繡花機中步進(jìn)電機

22、是最重要的角色，如果沒有步進(jìn)電機就沒有今天的電腦繡花機。步進(jìn)電機把數(shù)字信號變成機械運動。在電腦繡花機中驅(qū)動x,y框架運動，驅(qū)動換色移動，早年的繡花機z軸驅(qū)動都用步進(jìn)電機（武漢美佳單頭就是代表）所以步進(jìn)電機在電腦繡花機中意義重大，我收集了一些資料奉獻(xiàn)給大家。1.步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變的非常的簡單。 雖然步進(jìn)電機已

23、被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進(jìn)時有所幫助。二、感應(yīng)子式步進(jìn)電機工作原理（一）反應(yīng)式步進(jìn)電機原理由于反應(yīng)式步進(jìn)電

24、機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機原理。1、結(jié)構(gòu)： 電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3、2/3,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即a與齒1相對齊，b與齒2向右錯開1/3，c與齒3向右錯開2/3，a與齒5相對齊，（a就是a，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖： 2、旋轉(zhuǎn)： 如a相通電，b，c相不通電時，由于磁場作用，齒1與a對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。 如b相通電，a，c相不通電時，齒2應(yīng)與b對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時齒3與c偏移為1/3，齒4與a偏移（-1/3）=2/3。如c相通電，a，b相不通

25、電，齒3應(yīng)與c對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4與a偏移為1/3對齊。 如a相通電，b，c相不通電，齒4與a對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 這樣經(jīng)過a、b、c、a分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到a相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按a，b，c，a通電，電機就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按a，c，b，a通電，電機就反轉(zhuǎn)。 由此可見：電機的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。 不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用a-ab-b-bcc-ca-a這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合，

26、使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。 不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。 3、力矩： 電機一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度產(chǎn)生力f與（d/d）成正比 其磁通量=br*s br為磁密，s為導(dǎo)磁面積 f與l*d*br成正比 l為鐵芯有效長度，d為轉(zhuǎn)子直徑 br=ni/rni為勵磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)

27、）r為磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機有效體積越大，勵磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然。（二）感應(yīng)子式步進(jìn)電機1、特點： 感應(yīng)子式步進(jìn)電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。（必須采用雙

28、極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為c= ,d= . 一個二相電機的內(nèi)部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態(tài)特點，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。 2、分類 感應(yīng)子式步進(jìn)電機以相數(shù)可分為 ：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42byg(byg為感應(yīng)子式步進(jìn)電機代號）、57byg、86byg、110byg、（國際標(biāo)準(zhǔn)），而像70byg、90byg、130byg等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。3、步進(jìn)電機的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語相數(shù)：產(chǎn)生不同對極n、s磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機