《机电一体化系统设计》课件 第10次课步进电机及其计算.pptx

1;导学：;知识链接1：伺服系统概述;伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置。;知识链接2：伺服系统的分类;全闭环伺服系统

;半闭环数控系统

;知识链接3：伺服系统中的执行元件;异步电动机

;液压式;气压式;知识链接3：伺服系统中的执行元件; 4.1步进电动机及其控制;16;种类：

分为永磁式、反应式和永磁感应式三种。

永磁式：转子有绕组

反应式：转子没有绕组;定子铁心定子铁心为凸极结构，由硅钢片制成。在面向气隙的定子铁心表面有齿距相等磁极，磁极上有小齿。;当定子的某相绕组通电流时，转子齿因受到定子励磁磁极的吸引，使极齿中心线方向趋于一致。如果向定子的各个绕组轮流通入电流，则电动机转子就将按照定子的通电顺序旋转。

以三相反应式步进电机为例工作方式可以分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍。

①三相单三拍运行

三相----指步进电机具有三相定子绕组；

单----指每次只有一相绕组通电；

三拍----指三次换接为一个循环，

即按A-B-C-A……方式运行的称为三相单三拍运行。;①三相单三拍运行

当A相通电B、C相不通电时，由于磁通具有要走磁阻最小路径的特点，转子齿1和3的轴线与定子A极轴线对齐。同理断开A接通B时、断开B接通C转子转过30°。按A→B→C→A…接通和断开控制绕组转子就连续转动。因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。

每来一个电脉冲，转子转过30°。此角称为步距角，用θ表示。转向取决于脉冲信号的顺序（即通电顺序）。;三相单双六拍;总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相单双六拍，步距角为15?。;三相双三拍;转速;转子的齿距等于360?/40=9°，齿宽、齿槽各4.5?。;不细分时

A相绕组通电：转子停在A-A位置

A、B相绕组通电：转子停在位置Ⅰ，转角300

B相绕组通电：转子停在B-B位置，转角300

;细分时：

A相绕组额定电流：转子停在A-A位置

A相绕组额定电流、B相绕组1/2额定电流：转子停在位置Ⅱ，转角150

A相绕组额定电流、B相绕组额定电流时：转子停在位置Ⅰ，转角150

A相绕组1/2额定电流、B相绕组额定电流：转子停在位置Ⅲ，转角150

B相绕组额定电流：转子停在位置B-B，转角150

;四、步进电动机的运行特性及性能指标;四、步进电动机的运行特性及性能指标;四、步进电动机的运行特性及性能指标;四、步进电动机的运行特性及性能指标;四、步进电动机的运行特性及性能指标;;步进电动机工作状态不易受到各种干扰因素的影响

步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数会出现累计误差，但转子转过一转以后，其累计误差为零，不会长期累积

易于直接与微机的I/O接口相连，构成开环位置伺服系统。;小结：;课后作业：

学习通作业和测验。笔记拍照上传到学习通上。;温故知新：;导学：;六、步进电动机的驱动控制;脉冲分配器的作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按照一定的顺序和分配方式加到功率放大器上，控制各相绕组的通电、断电。;;;;;;解：为了凑脉冲当量?mm，也为了增大传递的扭矩，在步进电机与丝杠之间，要增加一对齿轮传动副。

步进电机发出一个脉冲，步进电机转动一个步距角，丝杆对应移动一个脉冲当量;（2）计算脉冲数n

由n?=L(工作台最大行程）

所以，脉冲数为

n=L/?=400/0.0125=32000步;48;49;50;51;52;53;54;55;57;58;59;60;步进电机直接经丝杆螺母驱动工作台，步进电机步距角α=0.72°,工作台质量为M=100kg，负载质量为m=50kg，切削负载F=4000N，丝杆螺距为t=5mm，如果步进电机从500Hz线性加速到2000Hz，加速时间为0.2s，求步进电机的启动转矩？;62