步进电机PPT课件下载推荐.ppt
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环形分配器、功率放大器以及其他辅助电路统环形分配器、功率放大器以及其他辅助电路统称为步进电机的驱动电源。
步进电动机、驱动电源和称为步进电机的驱动电源。
步进电动机、驱动电源和控制器构成步进电动机传动控制系统,如图控制器构成步进电动机传动控制系统,如图3.13.1所示。
所示。
步进电动机步进电动机步进电动机步进电动机的优点:
的优点:
控制特性好;
误差不长期积累;
步距值不受各种干扰因素的影响。
步步步步进进进进电电电电动动动动机机机机转转转转子子子子转转转转动动动动的的的的速速速速度度度度取取取取决决决决于于于于脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率,总总总总位位位位移移移移量量量量取取取取决决决决于于于于总总总总的的的的脉脉脉脉冲冲冲冲数数数数,它它它它作作作作为为为为伺伺伺伺服服服服电电电电动动动动机机机机应应应应用用用用于于于于控控控控制制制制系系系系统统统统时时时时,可可可可以以以以使使使使系系系系统统统统简简简简化化化化,工工工工作作作作可可可可靠靠靠靠,而而而而且且且且可可可可以以以以获获获获得得得得较较较较高高高高的的的的控控控控制精度。
制精度。
步进电动机步进电动机步进电动机步进电动机的应用:
的应用:
步步步步进进进进电电电电动动动动机机机机在在在在机机机机械械械械、电电电电子子子子、纺纺纺纺织织织织、轻轻轻轻工工工工、化化化化工工工工、石石石石油油油油、邮邮邮邮电电电电、冶冶冶冶金金金金、文文文文教教教教和和和和卫卫卫卫生生生生等等等等行行行行业业业业,特特特特别别别别是是是是在数控机床上获得了越来越广泛的应用在数控机床上获得了越来越广泛的应用在数控机床上获得了越来越广泛的应用在数控机床上获得了越来越广泛的应用。
本章从实际应用的角度出发,介绍步进电动机的本章从实际应用的角度出发,介绍步进电动机的本章从实际应用的角度出发,介绍步进电动机的本章从实际应用的角度出发,介绍步进电动机的基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运基本结构、工作原理、驱动方式、驱动电路、运行特性以及步进电动机控制行特性以及步进电动机控制行特性以及步进电动机控制行特性以及步进电动机控制等方面的内容。
等方面的内容。
1步进电动机步进电动机1.11.1步进电动机的结构与工作原理步进电动机的结构与工作原理步进电动机的结构与工作原理步进电动机的结构与工作原理1.1.结构特点结构特点结构特点结构特点步进电动机由步进电动机由步进电动机由步进电动机由定子定子定子定子和和和和转子转子转子转子两大部分组成。
两大部分组成。
三相反应式步进电动机的结构简图如图三相反应式步进电动机的结构简图如图三相反应式步进电动机的结构简图如图三相反应式步进电动机的结构简图如图3.23.2所示,所示,所示,所示,定子有六个磁极,每相对磁极构成一相控制绕组定子有六个磁极,每相对磁极构成一相控制绕组定子有六个磁极,每相对磁极构成一相控制绕组定子有六个磁极,每相对磁极构成一相控制绕组,转子上有均布的四个齿。
,转子上有均布的四个齿。
2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理(11)基本工作原理)基本工作原理)基本工作原理)基本工作原理步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作原理,步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作原理,步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作原理,步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作原理,如图如图如图如图3.33.3所示。
当当当当UU相通电,相通电,相通电,相通电,VV、WW相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图3.3a3.3a所示,所示,所示,所示,11、33齿齿齿齿与与与与UU相对齐;
相对齐;
当当当当VV相通电,相通电,相通电,相通电,UU、WW相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图3.3b3.3b所示,所示,所示,所示,22、44齿齿齿齿与与与与VV相对齐;
当当当当WW相通电,相通电,相通电,相通电,UU、VV相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图相不通电,如图3.3c3.3c所示,所示,所示,所示,11、33齿齿齿齿与与与与WW相对齐;
由此可见,当通电顺序为由此可见,当通电顺序为由此可见,当通电顺序为由此可见,当通电顺序为UVWUV时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的角度称为步距角。
角度称为步距角。
电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿电流换接三次,磁场旋转一周,转子前进一个齿距的位置,一个齿距所对应的角度称为齿距角距的位置,一个齿距所对应的角度称为齿距角距的位置,一个齿距所对应的角度称为齿距角距的位置,一个齿距所对应的角度称为齿距角(此例中齿距角为(此例中齿距角为(此例中齿距角为(此例中齿距角为9090度)度)度)度)当改变通电顺序时,将改变转子的转向。
当改变通电顺序时,将改变转子的转向。
(22)通电方式)通电方式)通电方式)通电方式nn单相轮流通电方式单相轮流通电方式单相轮流通电方式单相轮流通电方式每次切换前后只有一相绕组通电。
每次切换前后只有一相绕组通电。
在这种通电方式下,电动机工作的在这种通电方式下,电动机工作的在这种通电方式下,电动机工作的在这种通电方式下,电动机工作的稳定性较差,容易稳定性较差,容易稳定性较差,容易稳定性较差,容易失步。
失步。
上述例子即为单向轮流通电方式,称为上述例子即为单向轮流通电方式,称为上述例子即为单向轮流通电方式,称为上述例子即为单向轮流通电方式,称为三相单三拍通电三相单三拍通电三相单三拍通电三相单三拍通电nn双相轮流通电方式双相轮流通电方式双相轮流通电方式双相轮流通电方式每次有两相绕组通电,通电状态切换时,转子转动平稳,每次有两相绕组通电,通电状态切换时,转子转动平稳,每次有两相绕组通电,通电状态切换时,转子转动平稳,每次有两相绕组通电,通电状态切换时,转子转动平稳,且输出力矩较大,这种通电方式定位精度高而且不易且输出力矩较大,这种通电方式定位精度高而且不易且输出力矩较大,这种通电方式定位精度高而且不易且输出力矩较大,这种通电方式定位精度高而且不易失步。
以三相反应式电动机为例,双相轮流通电方式为:
UVUVVWWUUVVWWUUV称为三相双三拍通电。
称为三相双三拍通电。
nn单双相轮流通电方式单双相轮流通电方式单双相轮流通电方式单双相轮流通电方式上述两种通电方式的组合。
即通电方式为:
上述两种通电方式的组合。
UUVVUUVVVWWWUUVWWWUU称为称为称为称为三相六拍通电,三相六拍通电,三相六拍通电,三相六拍通电,如图如图如图如图3.43.4所示。
三相六拍通电方式的步距角减小一倍。
1.21.2小步距角步进电动机小步距角步进电动机小步距角步进电动机小步距角步进电动机实际的小步距角电动机如图实际的小步距角电动机如图实际的小步距角电动机如图实际的小步距角电动机如图3.53.5所示。
它的定子内所示。
它的定子内圆和转子外圆上均有齿和槽,而且定子和转子的圆和转子外圆上均有齿和槽,而且定子和转子的圆和转子外圆上均有齿和槽,而且定子和转子的圆和转子外圆上均有齿和槽,而且定子和转子的齿宽和齿距相等。
齿宽和齿距相等。
若定子为三相绕组,当某一相磁极下定子与转子的若定子为三相绕组,当某一相磁极下定子与转子的若定子为三相绕组,当某一相磁极下定子与转子的若定子为三相绕组,当某一相磁极下定子与转子的齿相对时,下一相磁极下定子与转子齿的位置刚齿相对时,下一相磁极下定子与转子齿的位置刚齿相对时,下一相磁极下定子与转子齿的位置刚齿相对时,下一相磁极下定子与转子齿的位置刚好错开好错开好错开好错开1/31/3齿距,再下一相磁极下定子与转子的齿齿距,再下一相磁极下定子与转子的齿齿距,再下一相磁极下定子与转子的齿齿距,再下一相磁极下定子与转子的齿错开错开错开错开2/32/3齿距,依此类推。
齿距,依此类推。
当定子各相绕组轮流通电一次,转子就转过一个齿当定子各相绕组轮流通电一次,转子就转过一个齿当定子各相绕组轮流通电一次,转子就转过一个齿当定子各相绕组轮流通电一次,转子就转过一个齿距。
距。
1.3步进电动机的分类步进电动机的分类1.按工作原理分类按工作原理分类n激磁式(电磁式)激磁式(电磁式)步进电动机的定子和转子均有绕组,靠电磁力矩使转步进电动机的定子和转子均有绕组,靠电磁力矩使转子转动。
子转动。
n反应式(磁阻式反应式(磁阻式)转子无绕组,定子绕组励磁后产生反应力矩,使转子转子无绕组,定子绕组励磁后产生反应力矩,使转子转动。
转动。
n永磁式永磁式转子和定子的某一方具有永久磁钢,另一方由软磁材转子和定子的某一方具有永久磁钢,另一方由软磁材料制成。
绕组轮流通电,建立的磁场与永久磁钢的恒料制成。
绕组轮流通电,建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩。
定磁场相互作用产生转矩。
n混合式(永磁感应式)混合式(永磁感应式)反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机多段环形线圈结构反应式步进电动机多段环形线圈结构反应式步进电动机多段分布绕组结构反应式步进电动机多段分布绕组结构反应式直线步进电动机反应式直线步进电动机永磁式步进电动机示意图永磁式步进电动机示意图永磁式步进电动机环形线圈结构永磁式步进电动机环形线圈结构混合式步进电动机结构示意图混合式步进电动机结构示意图2.按输出转矩的大小分
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