《特种电机及其控制》-第3章Stepping Motor

《特种电机及其控制》

第3章 步进电动机及其 控制

Stepping Motors特种电机及其控制1

《特种电机及其控制》

3.1 步进电动机的结构与工作原理步进电机是利用电磁铁原理， 机理：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。 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， 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。 动一小段距离。 给一个脉冲， 特点：(1)给一个脉冲，转一个步距角。 给一个脉冲 转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 控制脉冲频率，可控制电机转速。 控制脉冲频率 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 改变脉冲顺序，改变转动方向。 改变脉冲顺序

特种电机及其控制

《特种电机及其控制》

步进电动机的种类：通常按励磁方式分为三大类： 通常按励磁方式分为三大类： 1)反应式：转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小 反应式：转子为软磁材料，无绕组， 齿、步距小。应用最广。 步距小。应用最广。 2)永磁式：转子为永磁材料，转子的极数=每相定子 永磁式：转子为永磁材料，转子的极数= 极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大 极数，不开小齿，步距角较大， 3)感应子式(混合式): 转子为永磁式、两段，开小 感应子式(混合式) 转子为永磁式、两段， 齿，混合反应式与永磁式优点：转矩大、动态性能好 混合反应式与永磁式优点：转矩大、 、步距角小。但结构复杂，成本较高。 步距角小。但结构复杂，成本较高。 以反应式为例说明步进电机的结构和原理特种电机及其控制3

《特种电机及其控制》

3.1.1 步进电动机结构特点 1) 定转子开小 齿 2) 定转子均为 软磁材料 3) 小步距

反应式步进电机特种电机及其控制4

《特种电机及其控制》

步进电机主要由两部分构成：定子和转子。 步进电机主要由两部分构成：定子和转子。它们均 由磁性材料构成，其上分别有六个、 由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极 。

定子绕组 定子 转子

特种电机及其控制

《特种电机及其控制》

IA

A 定子

转子

C

IC

IB

B

定子的六个磁极上有控制绕组， 定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组 成一相。 成一相。 注意：这里的相和三相交流电中的“ 注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不 步进机通的是直流电脉冲， 同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的 联接和组数的区别。 联接和组数的区别。特种电机及其控制6

《特种电机及其控制》

永磁式步进电机结构特点 1) 转子磁极为 永磁材料 2) 定子每极相 数等于转子 极数 不开小齿， 3) 不开小齿， 大步矩、 大步矩、大 力矩特种电机及其控制7

《特种电机及其控制》

混合式步进电机(Hybrid)结构 混合式步进电机(Hybrid)结构 (Hybrid)

特点：转

子永磁、两极，定转子均开小齿， 特点：转子永磁、两极，定转子均开小齿，混合二 者优点。 者优点。特种电机及其控制8

《特种电机及其控制》

3.1.2 工作方式三相步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、 三相步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、 三相单双六拍、三相双三拍等 三相单双六拍、三相双三拍等。

一、三相单三拍(1)三相绕组联接方式：Y 型 三相绕组联接方式： (2)三相绕组中的通电顺序为： 三相绕组中的通电顺序为： A相 → B相 → C相 通电顺序也可以为： 通电顺序也可以为： A 相 → C 相→ B 相特种电机及其控制9

《特种电机及其控制》

(3)工作过程 )AB' 4 1 2 3 A'

A 相通电，A 方向的磁 相通电，C' B

通经转子形成闭合回路。 通经转子形成闭合回路。 若转子和磁场轴线方向 原有一定角度， 原有一定角度，则在磁 场的作用下， 场的作用下，转子被磁

C

化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁 吸引转子， 路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。 路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。

A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。 相通电使转子1 对齐。特种电机及其控制10

《特种电机及其控制》

AB'

A C' BB'

C' BA'

CA'

C

B相通电，转子2、4齿 相通电，转子 、 齿 相通电 相轴线对齐， 和B相轴线对齐，相对 相轴线对齐 A相通电位置转 °; 相通电位置转30° 相通电位置转特种电机及其控制

C相通电再转 ° 相通电再转30° 相通电再转

《特种电机及其控制》

这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲， 而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相 单三拍。 单三拍。 三相单三拍的特点： 三相单三拍的特点： (1)每来一个电脉冲，转子转过 30°。此角称为 )每来一个电脉冲， ° 步距角， 表示。 步距角，用θS表示。 (2)转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序， )转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序， 改变通电顺序即可改变转向。 改变通电顺序即可改变转向。

特种电机及其控制

《特种电机及其控制》

二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为： 三相绕组的通电顺序为： A→AB→B→BC→C→CA→A 共六拍。 → → → → → → 共六拍。 工作过程： 工作过程：AB' 4 1 2 3 A'

C' B

C

A相通电，转子1、3齿和A相对齐。 相通电，转子1 相对齐。 相通电 齿和 相对齐特种电机及其控制13

《特种电机及其控制》

A、B相同时通电 、 相同时通电AB'

C' BA'

C

(1)BB' 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使 ) 、 齿有磁拉力， 转子顺时针方向转动。 转子顺时针方向转动。 磁场继续对1、 齿有拉力 齿有拉力。 (2)AA' 磁场继续对

、3齿有拉力。 ) 所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对 所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA' 通电，转子转了15° 通电，转子转了 °。特种电机及其控制14

《特种电机及其控制》

B相通电，转子2、4齿和 相对齐，又转了 °。 相通电，转子 、 齿和 相对齐，又转了15° 齿和B相对齐 相通电

AB'

C' BA'

C

总之， 每个循环周期， 有六种通电状态， 总之 ， 每个循环周期 ， 有六种通电状态 ， 所以称 为三相六拍，步距角为15° 为三相六拍，步距角为 °。特种电机及其控制15

《特种电机及其控制》

三、三相双三拍三相绕组的通电顺序为： 三相绕组的通电顺序为： AB → BC → CA → AB 共三拍。 共三拍。AB'

A C' BB'

C' BA'

CA'

C

AB通电 通电特种电机及其控制

BC通电 通电16

《特种电机及其控制》

AB'

C' BA'

C

工作方式为三相双三 拍时， 拍时 ， 每通入一个电 脉冲，转子也是转 30°,即 θS = 30°。 ° °

CA通电 通电

以上三种工作方式， 以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。特种电机及其控制17

《特种电机及其控制》

3.1.3 …… 此处隐藏：1726字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……