步進電機的工作原理

1、 1. 步進電機的工作原理該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。圖 1 是該四相反應(yīng)式步進電機工作原理示意圖。圖 1 四相步進電機步進示意圖開始時，開關(guān) SB 接通電源，SA、SC、SD 斷開，B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 1、4 號齒就和 C、D 相 繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5 號齒就和 D、A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當開關(guān) SC 接通電源

2、，SB、SA、SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊。而0、3 號齒和 A、B 相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5 號齒就和 A、D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、B、C、D 方向轉(zhuǎn) 動。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工 作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作

3、方 式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的 轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖 2.a、b、c 所示：a. 單四拍 b. 雙四拍 c 八拍1.步進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

4、號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，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)域用步進電機來控制變的非常的簡單。 雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進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,

5、生產(chǎn)步進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、及整機改進時有所幫助。 二、感應(yīng)子式步進電機工作原理（一）反應(yīng)式步進電機原理由于反應(yīng)式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進電機原

6、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 て、2/3 て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即 A 與齒 1 相對齊，B 與齒 2 向右錯開 1/3 て，C 與齒 3 向右錯開 2/3 て，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

7、 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 て，此時齒 3 與 C 偏移為 1/3 て，齒 4 與 A 偏移（て-1/3 て）=2/3 て。如 C 相通電，A，B 相不通電，齒 3 應(yīng)與 C 對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3 て，此時齒 4 與 A 偏移為1/3 て對齊。 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/

8、3 て 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 て,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-BC－C-CA-A 這種導(dǎo)電狀態(tài)，這