步进电机培训教材.pptx

步进电机培训教材;课程目录：;一、步进电动机概述 ; 1.2步进电动机的机理 步进电动机的机理是基于基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初步进电动机。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等系统中广泛使用。 20世纪60代后期，在步进电动机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进动机在众多领域的应用。在近30年间，步进电动机迅速地发展并成熟起来。从发展趋向来讲，步进电动机已经能和直流电动机异步电动机，以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。; 1.3步进电机发展历史 我国步进电机的研究及制造起始于20世纪50年代后期。而进入20世纪???关步进电动机的发明不断出现。最初美国的Andrew T MacCoy发明了电动打字机用的步进电动机，这是一种带逆转轮的结构的永磁步进电动机，步距角为30°这种电动机获得了1907年美国专利。1923年苏格兰的James Weir French发明了VR三相步进电动机。 这种电动机以规定的次序对定子线圈励磁，每次只转动一定的角度。这种电动机主要特点如下： ;（1）控制电路;（3）定位控制 ; （5）低转速、高转矩 ;步进电机除了轴承以外没有电刷、换向器等磨损部件，无须特殊的维修保养，是可靠性高寿命长的电动机。;1.4步进电动机的分类;永磁式步进电机：也称PM步进电机，转子采用永磁磁钢。这种步进电机定子采用冲压方式加工成爪型齿极，转子采用径向多极充磁的永磁磁钢。这种电动机成本低廉。;二、永磁式步进电机机构及工作原理（爪极型） ;通电顺序：A→AB →B →BA- →A- →A-B- →B- →B-A;2.步进电机工作原理： 设上段两反向绕组分别为A，A-两相，其中下段两反向绕组分别为B，B-两相，当在AO和BO两相绕组通电时，同一段内相领极片呈相反极性，转子在定子极片处于图2（a）所示的平衡 位置。当把A，B相通电转换成AO，B-O两相通电后，这是B段定子极片极性全部反向。转子将向左移动一步，如图2(b)所示.如果继续改变通电状态，即由AB→AB-→A-B-→AB转子就会步进旋转，若改变通电顺序AB→A-B→A-B-→AB则电机反向旋转。 ;三、步进电机的特性 ; b.自定位转矩：在电动机中使用永磁的PM型步进电机、HB型步进电机，即使没有励磁电流，由于磁钢所产生的磁场也会有持续作用于转子的转矩使之处于一个稳定平衡状态。 在这没有励磁状态下，从外部对输出轴施加转矩时，而产生的最大值称为自定位转矩（detent torque）。自定位转矩也称为无励磁保持转矩或剩余转矩（residual torque）。 ;2、动态转矩特性 a.牵入转矩特性： 所谓牵入转矩（pull-in-torque characteristics）就是一种负载转矩,具体做法是用在直接连接在输出轴的滑轮上垂吊砝码的方法对轴加上负载,再交替加上驱动脉冲、停止，使电动机一会儿启动，一会儿停止，这时电动机不得不有误动所测得的临界转矩。换而言之如果增加了所吊砝码的重量，就要引起电动机误转动，这时求得的临界转矩；表示驱动脉冲同临界转矩之间关系的这种特性称牵入转矩。 ;c.牵出转矩特性：牵出转矩特性也叫牵出特性、转换特性。具体就是首先以一定负载使电动机自启动，然后逐步提高输入到电动机的脉冲速率，当脉冲速率提高到某一速率时就会引起电动机误动或者停转，牵出转矩特性就是表示这一临界脉冲和负载转矩之间的关系的特性。 ;这就是说,电机连续转动时产生的最大输出转矩T是随着脉冲频率f的升高而减小的。T与f两者间的关系曲线称之为步进电机运行频率特性。;响应特性：步进电机运转时，是一边振动一边旋转的，停止时是先过冲后再一边作衰减振动一边停下来。称表示这种旋转震荡过程的特性为响应特性。 单步响应特性：其中只输入一个脉冲时旋转震荡结果的特性叫，输入连续脉冲时的响应特性称为连续响应特性。这种响应特性也叫动特性，为了防止共振、振动应采取最合适的运转方式，这是十分重要的特性。;5、共振特性 步进电机每输入一次脉冲目标稳定点就会更换，不断的产生新的转矩，一边牵引着负载转矩一边持续旋转。当接近目标位置，产生的转矩也变小，然后又有新的脉冲输入，转子按照转换成的大转矩加速。这种振动周期同输入脉冲的周期同步就会发生共振，这是步进电机的缺点。步进电机的共振频率，如果只有电动机的固有振动频率