步進電機的工作原理

1、步進電機的工作原理一、前言步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，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

2、由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅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。目前生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術人員，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，連最基本的設備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶在產品選型、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

3、進時有所幫助。二、感應子式步進電機工作原理（一）反應式步進電機原理由于反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。1、結構：電機轉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子齒軸線錯開。0、13て、23て（相鄰兩轉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13て，C與齒3向右錯開23て，A’與齒5相對齊，（A’就是A，齒5就是齒1）2、旋轉：如A相通電，B，C相不通

4、電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過13て，此時齒3與C偏移為13て，齒4與A偏移（て13て）=23て。如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過13て，此時齒4與A偏移為13て對齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過13て這樣經過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個

5、齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）13て向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標準），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內二、三、驅動控制系統(tǒng)組成使用、控制步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控

6、制系統(tǒng)，其方框圖如下：1、脈沖信號的產生。脈沖信號一般由單片機或CPU產生，一般脈沖信號的占空比為0.30.4左右，電機轉速越高，占空比則越大。2、信號分配我廠生產的感應子式步進電機以二、四相電機為主，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為步距角為1.8度；二相八拍為步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為ABBCCDDAAB步距角為1.8度；四相八拍為ABBBCCCDDAB(步距角為0.9度）

7、。3、功率放大功率放大是驅動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅動方式，到目前為止，驅動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅動、恒流、細分數等。為盡量提高電機的動態(tài)性能，將信號分配、功率放大組成步進電機的驅動電源。我廠生產的SH系列二相恒流斬波驅

8、動電源與單片機及電機接線圖如下：說明：CP接CPU脈沖信號（負信號，低電平有效）OPTO接CPU5VFREE脫機，與CPU地線相接，驅動電源不工作DIR方向控制，與CPU地線相接，電機反轉VCC直流電源正端GND直流電源負端A接電機引出線紅線接電機引出線綠線B接電機引出線黃線接電機引出線藍線步進電機一經定型，其性能取決于電機的驅動電源。步進電機轉速越高，力距越大則要求電機的電流越大，驅動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下：4、細分驅動器