1、 返回主页返回主页机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 任务任务3 认识步进电动机认识步进电动机步进电动机是一种把步进电动机是一种把电脉冲信号电脉冲信号变换成变换成直线位移直线位移或或角位移角位移的执行元件。的执行元件。项目四项目四 特种电机特种电机 返回主页返回主页机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材步进电动机的分类步进电动机的分类 运动形式分为：运动形式分为：旋转式旋转式、直线式、直线式 按工作原理分为：按工作原理分为：反应式反应式、永磁式、永磁式、永磁感应子式、永磁感应子式
2、 项目四项目四 特种电机特种电机 一、反应式步进电动机的结构与原理一、反应式步进电动机的结构与原理 1.1.反应式步进电动机的基本结构反应式步进电动机的基本结构 反应式步进电动机主要有定子、转子两部分构成，它们均有磁性材料构反应式步进电动机主要有定子、转子两部分构成，它们均有磁性材料构成。一般定子相数为两相六相，每相两个绕组套在一对定子磁极上，称为成。一般定子相数为两相六相，每相两个绕组套在一对定子磁极上，称为控制绕组，转子上是无绕组的铁心。控制绕组，转子上是无绕组的铁心。机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材反应式步进电动机基本结构反应
3、式步进电动机基本结构 三相步进电动机定子和转子上分别有三相步进电动机定子和转子上分别有六个和四个磁极，如图所示，电机定子齿六个和四个磁极，如图所示，电机定子齿上有三个励磁绕阻，转子均匀分布着很多上有三个励磁绕阻，转子均匀分布着很多小齿，其几何轴线依次分别与转子齿轴线小齿，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。错开。项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 当当U相控制绕组通电时，定子磁极相控制绕组通电时，定子磁极U、U 轴线与转子轴线与转子1、3齿若不对应时，齿若不对应时，总有一磁拉力使转子转到总有
4、一磁拉力使转子转到1、3齿与定子磁极齿与定子磁极U、U 重合。重合时，仅有径向重合。重合时，仅有径向力而无切向力，因而转子停转，如图力而无切向力，因而转子停转，如图(a)所示。所示。2.反应式步进电动机的原理反应式步进电动机的原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 当当U相断电，相断电，V相控制绕组通电时，转子将在空间逆时针转过相控制绕组通电时，转子将在空间逆时针转过30，即步，即步距角为距角为30。转子齿。转子齿2、4与定子极与定子极V、V 对齐，如图对齐，如图(b)所示。所示。2.反应式
5、步进电动机的原理反应式步进电动机的原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 如再使如再使V相断电，相断电，W相控制绕组通电，转子又在空间逆时针转相控制绕组通电，转子又在空间逆时针转 过过30，使转子齿使转子齿1、3与定子极与定子极W、W 对齐，如图对齐，如图(c)所示。如此循环往复，并按所示。如此循环往复，并按UVWU顺序通电，转子则按逆时针方向不断转动。其转速取决于控制顺序通电，转子则按逆时针方向不断转动。其转速取决于控制绕组与电源接通和断开的变化频率。若改变为绕组与电源接通和断开的变化频率
6、。若改变为 U-WV-U 顺序通电，则电机顺序通电，则电机按顺时针方向转动。接通和断开电源的过程，通常由电子逻辑线路来控制。按顺时针方向转动。接通和断开电源的过程，通常由电子逻辑线路来控制。2.反应式步进电动机的原理反应式步进电动机的原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 （3）“单、双六拍单、双六拍”通电方式通电方式 即按即按UUVVVWWWUU的的顺序控制，则电机为六拍一循环，因而称单、双六拍，这种控制的步距角顺序控制，则电机为六拍一循环，因而称单、双六拍，这种控制的步距角有所不同。见图
7、所示，当有所不同。见图所示，当U相通电时，同单三拍运行的情况，见图相通电时，同单三拍运行的情况，见图(a)。2.反应式步进电动机的原理反应式步进电动机的原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 当当UV相通电时，转子齿相通电时，转子齿2、4在在V、V 极吸引下，逆时针转动，直至转极吸引下，逆时针转动，直至转子齿子齿1、3和定子极和定子极U、U 之间的作用力与转子齿之间的作用力与转子齿2、4和定子极和定子极V、V 之间之间作用力相平衡为止，如图作用力相平衡为止，如图(b)所示。所示。2.反应式步
8、进电动机的原理反应式步进电动机的原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 接上页接上页 当断开当断开 U相控制绕组而由相控制绕组而由V相控制绕组通电时，转子将继续逆时针转相控制绕组通电时，转子将继续逆时针转到使转子齿到使转子齿2、4和定子极和定子极V、V 对齐，如图对齐，如图(c)所示。若继续顺序通电，则所示。若继续顺序通电，则电动机连续转动。如顺序变为电动机连续转动。如顺序变为UWWWVVVUU时，电动机将反时，电动机将反过来顺时针方向转动。过来顺时针方向转动。2.反应式步进电动机的原理反应式步进电动机的
9、原理项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材2.反应式步进电动机的原理反应式步进电动机的原理 接上页接上页 通过以上分析可得出步进电动机的步距角：通过以上分析可得出步进电动机的步距角：式中式中 控制绕组相数控制绕组相数 转子齿数转子齿数 通电状态系数，单拍或双拍方式（单拍为通电状态系数，单拍或双拍方式（单拍为1 1，双拍为，双拍为2 2）若步进电动机的频率为若步进电动机的频率为，转速则为：转速则为：式中式中 脉冲频率脉冲频率 转速转速360/rmZ C60/rnfmz C项目四项目四 特种电机特种电机 二、二、
10、步进电动机的应用步进电动机的应用 机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 1.步进电动机的应用步进电动机的应用 随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用越来越随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用越来越广泛。在现代工业，特别是航空、航天、电子等领域中，要广泛。在现代工业，特别是航空、航天、电子等领域中，要求完成的工作量大、任务复杂、精度高、效率高，而人工操求完成的工作量大、任务复杂、精度高、效率高，而人工操作不实现的，这就需要步进电动机带动下的数控机床和机器作不实现的，这就需要步进电动机带动下的数控机床和机器人来完成这些工作。另外，在计
11、算机外设和办公室自动化设人来完成这些工作。另外，在计算机外设和办公室自动化设备中，如磁盘驱动、打印机、绘图仪和复印机等也大量运用备中，如磁盘驱动、打印机、绘图仪和复印机等也大量运用步进电机。步进电机。项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 2.步进电动机应用中的注意点：步进电动机应用中的注意点：（1 1）步进电机应用于低速场合时，每分钟转速不超过）步进电机应用于低速场合时，每分钟转速不超过10001000转，（转，（0.90.9度时度时6666PPS)6666PPS)，最好在，最好在1000-3000PPS(
12、0.91000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。(2)(2)步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。(3)(3)由于历史原因，只有标称为由于历史原因，只有标称为12V12V电压的电机使用电压的电机使用12V12V外，其他电机外，其他电机的电压值不是驱动电压值的电压值不是驱动电压值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议：，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG57BYG采采用直流用直流24V-36V24V-36V，8
13、6BYG86BYG采用直流采用直流50V,110BYG50V,110BYG采用高于直流采用高于直流80V80V），当然），当然1212伏的电压除伏的电压除12V12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。不过要考虑温升。项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 2.步进电动机应用中的注意点：步进电动机应用中的注意点：(4)(4)转动惯量大的负载应选择大机座号电机。转动惯量大的负载应选择大机座号电机。(5)(5)电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用
14、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。精度。（6 6）高精度时，应通过机械减速、提高电机速度）高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用驱动器来解决，也可以采用5 5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少。厂家少。项目四项目四 特种电机特种电机机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材 2.步进电
15、动机应用中的注意点：步进电动机应用中的注意点：（7 7）电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加）电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。一些阻尼的解决。（8 8）电机在）电机在600PPS600PPS（0.90.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。电压来驱动。（9 9）应遵循先选电机后选驱动的原则。）应遵循先选电机后选驱动的原则。项目四项目四 特种电机特种电机小结小结1.反应式步进电动机结构与原理分析反应式步进电动机结构与原理分析2.反应式步进电动机的应用反应式步进电动机的应用 机械工业出版社机械工业出版社 全国技工院校全国技工院校“十二五十二五”系列规划教材系列规划教材项目四项目四 特种电机特种电机
