永磁式步进电动机.ppt

学习子领域3 特种电机控制技术 学习情境3.2： 打印机步进电机运行控制 学 时：6 资讯及计划 2学时 教学目标： 步进电机的线路连接设计 掌握步进电机的正、反向运转控制原理及单步运行状态、连续脉冲运行状态 掌握步进电机的结构、机械特性 掌握步进电机的分类 掌握步进电机的使用场合 教学重点和难点： 步进电机使用 教学方法： 工作任务驱动， 教、学、做一体化： 1、讲述法 2、任务教学法 3、小组讨论法 4、实践操作法 项目任务 完成步进电机的线路连接设计 完成步进电机的正、反向运转设计 实现步进电机的单步运行状态、连续脉冲运行状态 项目计划、分析、制订 仪器设备、课前准备： 设备： 1、实验台主控制屏 2、LQ-1600K打印机 3、电机导轨及测速表 4、直流电压、电流、毫安表 5、步进电机M10 6、步进电机驱动电源 7、双踪示波器 8、三相可调电阻器 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备； 项目分析 控制电机从工作原理方面与普通电机相同。从控制电机应用场合和性能指标与普通电机不同上进行分析和学习 项目决策及实施 项目决策及实施（3学时） 控制设备的准备： 直流伺服电机M03 电机起动箱 实验台主控制屏 万用表 5、三相可调电阻900Ω（NMEL-03）、三相可调电阻90Ω（NMEL-04） 2、工作准备 直流电机控制的启动、停止、运行线路方案准备。 3、电源配备 教、学、做过程实施 教、学、做过程： 项目提出 控制电机已成为现代工业自动化系统、现代科学技术和现代军事装备中必不可少的重要设备。它的使用范围非常广泛，如机床加工过程的自动控制和自动显示，阀门的遥控，火炮和雷达的自动定位，舰船方向舵的自动操纵，飞机的自动驾驶，遥远目标位置的显示，以及电子计算机外围设备、自动记录仪表、医疗设备、录音、录像、摄影等方面的自动控制系统等。本情境仅讨论机械工业常用的执行用控制电动机，如步进电机。 教、学、做过程实施 知识点 一 步进电机的分类 步进电动机是一种能将数字脉冲输入转换成旋转增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲，步进电动机转轴步进一个步距角增量，因此，步进电动机能很方便地将电脉冲转换为角位移，具有定位精度好、无漂移和无积累定位误差的优点。它还能跟踪一定频率范围的脉冲列，作为同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动化设备及仪器中。 （一）反应式步进电机 反应式步进电动机又称为变磁阻式步进电动机，它根据相数、磁路结构的不同可形成很多种类，但其工作原理是一样的。 反应式步进电动机的定子、转子铁芯都用软磁材料制造，定位精度可以做得很高、气隙可以做得很小，磁极也可以设计得比较窄(步矩角可以较小)。工作时完全靠磁阻(即磁力线的长度)的变化产生工作转矩，因此工作时定子绕组需要的励磁电流较大。由于没有恒磁场的作用，此类步进电动机一旦断电就完全失去工作力矩，在使用时应注意这一特点。 反应式步进电动机适用于小步距的应用场合，其优点是步距小，静刚度大，但电感大，需要较高的电压驱动。 教、学、做过程实施 （ 三）混合式步进电动机 顾名思义，混合式步进电动机就是反应式与永磁式步进电动机的混合，它利用部分永磁材料的磁性来减小反应式步进电动机的激磁电流和在断电以后获得一定数量的剩余转矩，但它的工作转矩并不完全依靠永磁，所以步矩角可以与反应式步进电动机相近。 正因为混合式步进电动机以上特点，它有逐步取代反应式步进电动机的趋向。 知识点 二、混合式步进电机 （一）两相混合式步进电机的结构 图a 为两相混合式步进电机的轴向剖视图，定子的结构与反应式步进电机基本相同，沿着圆周有若干个凸出的磁极，极面上有小齿，极身上有控制绕组。控制绕组的接线如图b所示。转子由环形磁钢和两段铁芯组成，环形磁钢在转子中部，轴向充磁，两段铁芯分别装在磁钢的两端。转子铁芯上也有小齿，两段铁芯上的小齿相互错开半个齿距。定转子的齿距和齿宽相同，齿数的配合与单段反应式步进电动机相同。 图c和图d为转子段横截面图。定子上均匀分布有8 个磁极，每个磁极下有5 个小齿。转子上均匀分布着50 个齿。当磁极1 下是齿对齿时，磁极5 下也是齿对齿，气隙磁阻最小；磁极3 和7 下是齿对槽，磁阻最大，如图c 所示,此时磁极1′和5′正好是齿对槽，磁极3′和7′是齿对齿，如图d 所示 （二） 两相混合式步进电机的原理 混合式