步进电动机论文.doc

步进电动机 姓 名 学 号 院、系、部 电气工程系 专 业 电气工程及其自动化 完成时间 2012年5月17日 目录 一、步进电动机概述 2 1.1简介 2 1.2分类 3 二、感应子式步进电动机的工作原理 3 2.1反应式步进电动机工作原理 3 2.1.1结构： 3 2.1.2旋转： 3 2.1.3力矩： 4 三、步进电动机组成 5 3.1脉冲信号的产生。 5 3.2功率放大 5 3.3细分驱动器 6 四、步进电机的应用 7 4.1步进电机的选择 7 4.1.1步距角的选择 7 4.1.2静力矩的选择 7 4.1.3电流的选择 7 4.1.4力矩与功率换算 7 4.2应用中的注意点 8 结束语： 9 参考文献： 9 摘 要 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本文详细介绍了步进电机的发展史，步进电机的分类以及步进电机的发展趋势。 关键词：步进电机 脉冲 发展 一、步进电动机概述 1.1简介 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，从而使电动机的转速—转矩特性会好些，步距角亦小。但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，目前多用3～6相的步进电动机。步进电动机按其工作原理来分，主要有磁电式和反应式两大类这里以广泛的感应子式步进电机为例叙述其基本工作原理。反应式步进电机原理Br=N?I/R N?I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 三、步进电动机组成 使用,控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下： 3.1脉冲信号的产生。 脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。 3.2功率放大 功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。 说明： CP 接CPU脉冲信号（负信号，低电平有效） OPTO 接CPU+5V FREE 脱机，与CPU地线相接，驱动电源不工作 DIR 方向控制，与CPU地线相接，电机反转 VCC 直流电源正端 GND 直流电源负端 步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下： 3.3细分驱动器 在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。 四、步进电机的应用 4.1步进电