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1、制作：张津 步步 进进 电电 机机 及及 其其 工工 作作 原原 理理 制作：张津 步进电机外形结构步进电机外形结构 常见步进电机外形构造 制作：张津 步进电机内部结构步进电机内部结构 制作：张津 步进电机内部结构步进电机内部结构 步进电机的内部构造 制作：张津 步进电机分类步进电机分类 按照力矩产生原理分类按照力矩产生原理分类 激磁式激磁式 反应式反应式 混合式混合式 按照定子数目分类按照定子数目分类 单定子单定子 双定子双定子 多定子多定子 按照定子励磁相数分类按照定子励磁相数分类 三相三相 四相四相 五相五相 六相六相 按照各相绕组的分布规律分类按照各相绕组的分布规律分类 径向分相径向分
2、相 ( (垂轴式垂轴式) ) 轴向分相轴向分相 ( (顺轴式顺轴式) ) 制作：张津 三段式（三定子）轴向分相步进电机三段式（三定子）轴向分相步进电机 1 1 线圈线圈 2 2 定子定子 3 3转子转子 制作：张津 单段反应式步进电机单段反应式步进电机 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 内部结构内部结构 反应式步进电机的内部结构横剖面示意图反应式步进电机的内部结构横剖面示意图 制作：张津 A A相定子绕组通电形成磁场相定子绕组通电形成磁场 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 磁场形成磁场形成 制作：张津 步进电机节拍运动动画步进电机节拍
3、运动动画 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 节拍运动动画节拍运动动画 制作：张津 步距角：步距角： 步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。转子转过的角度称步距角。 制作：张津 单相轮流通电单相轮流通电（MM相单相单MM拍）拍） 顺时针轮回顺时针轮回 ABCAABCA 逆时针轮回逆时针轮回 ACBAACBA 双相轮流通电双相轮流通电（MM相双相双MM拍）拍） 顺时针轮回顺时针轮回 ABBCCAABABBCCAAB 逆时针轮回逆时针轮回 BAACCBBABAACCBBA 单双相轮流通电单双相轮流通电（MM相相2
4、M2M拍）拍） 顺时针轮回顺时针轮回 AABBBCCCAAAABBBCCCAA 逆时针轮回逆时针轮回 AACCCBBBAAAACCCBBBAA 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 定子的通电方式定子的通电方式 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： ABCAABCA 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 定子通电
5、顺序定子通电顺序: : ACBA ACBA 转子旋转方向：转子旋转方向： 逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： ABBCCAABABBCCAAB 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： BAACCBBABAACCBBA 转子旋转方向：转子旋转方向： 逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理
6、两转子齿两转子齿 定子通电顺序：定子通电顺序： AABBBCCCAA AABBBCCCAA 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 两转子齿两转子齿 定子通电顺序：定子通电顺序： AACCCBBBAAAACCCBBBAA 转子旋转方向：转子旋转方向：逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： ABCAABCA 转子旋转方向：转子旋转方向： 逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机
7、的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序定子通电顺序: : ACBA ACBA 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： ABBCCAABABBCCAAB 转子旋转方向：转子旋转方向： 逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序定子通电顺序： BAACCBBABAACCBBA 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作
8、：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序：定子通电顺序： AABBBCCCAAAABBBCCCAA 转子旋转方向：转子旋转方向：逆时针逆时针 步距角：步距角： 制作：张津 单段反应式步进电机的工作原理单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿四转子齿 定子通电顺序：定子通电顺序： AACCCBBBAAAACCCBBBAA 转子旋转方向：转子旋转方向： 顺时针顺时针 步距角：步距角： 制作：张津 步距角：步距角： 步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过 的角度称步距角。的角度称步距角。 转子
9、齿数越多，步距角转子齿数越多，步距角 越小越小 定子相数越多，步距角定子相数越多，步距角 越小越小 通电方式的节拍越多，步距角通电方式的节拍越多，步距角 越小越小 式中：式中：mm 定子相数定子相数 Z Z 转子齿数转子齿数 C C 通电方式通电方式 C = 1C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式单相轮流通电、双相轮流通电方式 C = 2C = 2 单、双相轮流通电方式单、双相轮流通电方式 制作：张津 常用步进电机的步距角常用步进电机的步距角 常用步进电机的定子绕组多数是常用步进电机的定子绕组多数是三相三相和和五相五相, , 与此相与此相 匹配的转子齿数分别为匹配的转子齿数分别为4040
10、齿齿和和4848齿齿，即有，即有 三相步进电机：三相步进电机： 五相步进电机：五相步进电机： 制作：张津 转子转动的原因分析 制作：张津 转子转动的原因分析 制作：张津 步进电机的实际结构 制作：张津 步进电机的实际结构 制作：张津 步进电机展开结构 制作：张津 实际步进电机转动的模拟 制作：张津 控制输入给步进电机的脉冲数目可以控制步进电机的角位移控制输入给步进电机的脉冲数目可以控制步进电机的角位移 结论结论 控制输入给步进电机的脉冲的频率可以控制步进电机的转速控制输入给步进电机的脉冲的频率可以控制步进电机的转速 控制步进电机定子绕组的通电顺序可以控制步进电机的转动控制步进电机定子绕组的通电
11、顺序可以控制步进电机的转动 方向方向 制作：张津 步进电机的驱动控制步进电机的驱动控制 制作：张津 步进电机的驱动控制步进电机的驱动控制 功率功率 放大放大 器器 环形环形 分配分配 器器 加减加减 速速 电路电路 脉冲脉冲 混合混合 电路电路 加减加减 脉冲脉冲 分配分配 电路电路 进给进给 脉冲脉冲 至至步进步进 电机绕阻电机绕阻 1. 1. 脉冲混合电路脉冲混合电路 将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合 为正向或负向脉冲进给信号为正向或负向脉冲进给信号 2. 2. 加减脉冲分配电路加减脉冲分配电路 将同时存在正向或负向脉冲合成为
12、单一方向的进给脉冲将同时存在正向或负向脉冲合成为单一方向的进给脉冲 制作：张津 3. 3. 加减速电路加减速电路 将单一方向的进给脉冲调整为符合步进电机加减速特性将单一方向的进给脉冲调整为符合步进电机加减速特性 的脉冲，频率的变化要平稳，加减速具有一定的时间常数。的脉冲，频率的变化要平稳，加减速具有一定的时间常数。 4. 4. 环形分配器环形分配器 将来自加减速电路的一系列进给脉冲转换成控制步进电将来自加减速电路的一系列进给脉冲转换成控制步进电 机定子绕阻通、断电的电平信号，电平信号状态的改变次数机定子绕阻通、断电的电平信号，电平信号状态的改变次数 及顺序与进给脉冲的个数及方向对应。及顺序与进
13、给脉冲的个数及方向对应。 5. 5. 功率放大器功率放大器 将环形分配器输出的将环形分配器输出的mAmA级电流进行功率放大，一般由级电流进行功率放大，一般由 前置放大器和功率放大器组成。前置放大器和功率放大器组成。 步进电机的驱动控制步进电机的驱动控制 制作：张津 将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列将插补器的单序列脉冲转换为步进电机需要的多序列 脉冲的装置叫环行分配器。脉冲的装置叫环行分配器。 环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成。环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成。 环行分配器环行分配器 制作：张津 环行分配器的工作原理 硬件环行分配器的基本构成是触发器。因为步进电机有硬件环行分配器的基本构成是触发器。因为步进电机有 几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置 几个触发器。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用几个触发器。每个触发器发出的脉冲
