第章执行机构与驱动单元步进电机.pptxVIP

第1章 伺服系统的执行机构与驱动单元1.1 步进电机及驱动单元;3. 对步进电机的基???要求 （1）步进电机应能迅速启动、正/反转和停转，以及转速能在较宽的范围内平滑调节。 （2）每个脉冲对应的位移量小且准确，即步距角小，步距精度高，且不失步，以保证全系统的控制精度。 （3）应能输出足够的转矩，以直接带动负载运行。 ;4. 分类 按励磁方式分类： 反应式（磁阻式） 永磁式（带永磁体） 混合式（永磁感应子式） 按运动方式分类： 旋转型 直线型 平面型 ;5. 反应式步进电机结构 反应式步进电机主要由两大部分构成：定子（含定子绕组）和转子，定子和转子均由软磁性材料（非永磁材料）构成。定子的极数和转子的齿数按一定规则设置。;定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。 相邻两定子夹角为60°，十字形转子夹角为90°，则定子与转子的错角为30°。;1.1.2 工作方式 大步距角的步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等等。 1. 三相单三拍 (1)三相绕组联接方式 连接方式为Y型，即三组 有一端相连，作为公共端。 (2)三相绕组中的通电顺序 正转：A 相 ? B 相 ? C 相 ? A 相 反转：A 相 ? C 相? B 相 ? A 相;(3)工作过程 A 相通电，A 方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，即使转、定子的齿对齐后停止转动。 A 相通电使转子1、3齿和A相轴线（A-A极）对齐。;B 相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30?；（定子与转子的错角为30°） C 相通电，转子1、3齿和C相轴线对齐，相对B相通电位置再转30?；;;2. 三相单双六拍 (1)三相绕组的通电顺序 A?AB?B?BC?C?CA?A （正转）或 A?AC?C?CB?B?BA?A（反转）共六拍。 (2)工作过程（正转） A相通电，转子1、3齿和A相对齐。;A、B相同时通电，BB 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针方向转动，AA磁场继续对1、3齿有拉力，所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电，转子转了15°。;B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15?。依次类推，每个循环周期，有六种通电状态，且为单相和双相交替通电，所以称为三相单双六拍，步距角为15?。; 这种工作方式，因三相绕组中每次有一相或两相通电，而且，一个循环周期共包括六个脉冲，所以称三相单双六拍。每拍转子转15?，改变通电次序时方向将改变。;3. 三相双三拍 (1) 三相绕组的通电顺序 AB?BC?CA?AB ，共三拍。 (2) 工作过程 其每一通电状态的转子位置和磁通路径与三相单双六拍相应的两相绕组同时通电时相同。所以，转子每步转30?，与三相单三拍相同。;工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30?，即 ?S = 30?。;1.1.3 小步距角步进电机 步进电机的步距角与定子极数、齿数/极、以及转子的齿数有关，小步距角步进电机就是依此原理设计的。为产生小步距角，定、转子都为多齿结构，图中转子是40个齿，定子是 6个磁极，但每个磁极上有五个齿。 1. 转子的齿距 图中转子的齿距角为360?/40=9?，齿宽、齿槽各4.5?。;2. 工作原理 假设是单三拍通电工作方式。 (1)A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对齐。此时，B 相和 A 相空间差120?，含 40*120?/360? = 齿 A 相和 C 相差240?，含 个齿。 所以，A 相定子的五个小齿与转子对应处的五个小齿对齐时，B 相、C 相定子小齿与转子小齿不能对齐，B相的定子与对应转子相差 1/3 个齿（3?），C 相的定子与对应转子相差2/3个齿（6?）。;(2)A相断电、B相通电后，转子只需转过1/3个齿 (3?)，使B 相转子、定子对齐。 同理，B相断电、C 相通电后，再转3 ? …… 若工作方式改为三相单双六拍，则每通一个电脉冲，转子只转 1.5? 。 步进电机的转动方向仍由通电相序决定。;1.1.4 步进电机的工作特点 1. 工作特点 步进电机工作时，每相绕组由专门的驱动电源通过“环形分配器”按一定规律轮流通电。 步进电机轮流通电方式——分配方式