汽车电工电子基础电子教案26步进电动机的原理与应用.docVIP

课题三

电磁基础知识

教案编号

26

模块四

步进电动机的原理与应用

课时数

2

教学目标

?【知识目标】

理解步进电动机的工作原理与应用

?【技能目标】

能识别汽车常用电机的类型

?【情感目标】

具有对科学的求知欲，乐于探究求真，不畏困难的耐劳精神，善于观察，勤于分析的科学精神，具有创新、乐于实践精神

教学

重点

步进电动机的工作原理与应用

难点

步进电动机的工作原理

课前

准备

教师

准备步进电机

学生

预习步进电动机的原理与应用

教学方法

①讲授法

②比较分析、发现法

③视频演示法

作业布置

教学反思

教学内容或教学过程

教学设计

意图

一、课程思政三分钟

二、新课导入

步进电动机是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

三、新课讲授

1、什么是步进电机？

步进电动机将输入的脉冲电信号变换为阶跃的角位移或直线位移，给一个脉冲信号，电动机前进一步，因此称为步进电动机。

1、控制系统的基本要求

①在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车；

②调速范围宽广；

③步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越步；

④工作频率高、响应速度快。

2、步进电动机的分类

①按其工作方式不同：可分为功率步进电动机和伺服步进电动机两类。

②按励磁方式的不同：可分为反应式、永磁式和感应子式三类。

2、步进电动机的组成？

反应式步进电动机的结构，如图4-37所示。分别由定心、控制绕组、转子组成。

定心：定子铁心为凸极结构，由硅钢片迭压而成。在面向气隙的定子铁心表面有齿距相等的小齿。

控制绕组：定子每极上套有一个集中绕组，相对两极的绕组串联构成一相。步进电动机可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。

转子：转子上只有齿槽没有绕组，系统工作要求不同，转子齿数也不同。

图4-37反应式步进电动机的结构

3、步进电动机是如何工作的？

单段三相反应式步进电动机的工作原理可以由图4-38三相单三拍反应式步进电动机的工作原理图来分析说明。

图4-38三相单三拍反应式步进电动机的工作原理图

在步进电动机的三相绕组中以A→B→C→A的顺序轮流通入直流电流，下面分析通电情况下转子的运动情况。

1、当A相绕组通电时，气隙中生成以A—A为轴线的磁场。在磁阻转矩的作用下，转子转到使1、3两转子齿与磁极A—A对齐的位置上。如果A相绕组不断电，1、3两转子齿就一直被磁极A—A吸引住而不改变其位置，即转子具有自锁能力。如图4-38（A）所示。

2、当A相绕组断电、B绕组通电时，气隙中生成以B—B为轴线的磁场。在磁阻转矩的作用下，转子又会转动，使距离磁极B—B最近的2、4两转子齿转到与磁极B—B对齐的位置上（此时所需转矩最小）。如图4-38（B）所示。

转子转过的角度为：

式中：指步距角，即控制绕组改变一次通电状态后转子转过的角度；

指拍数,即通电状态循环一周需要改变的次数；

指转子齿数。

3、当B相绕组断电、C相绕组通电时，会使3、1两转子齿与磁极C—C对齐，转子转过的角度也为30°。如图4-38（C）所示。

可见，当步进电动机的3个控制绕组以A→B→C→A的顺序不断地轮流通电时，步进电动机的转子就会沿ABC的方向一步一步地转动。改变控制绕组的通电顺序，如改为A→C→B→A的通电顺序，则转子转向相反。

以上通电方式中，通电状态循环一周需要改变3次，每次只有单独一相控制绕组通电，称之为三相单三拍运行方式。

四、练习与检测

1、什么是步进电动机？步进电动机由哪些部分组成？

2、汽车上哪些地方用到步进电动机？

五、小结

1、步进电动机将输入的脉冲电信号变换为阶跃的角位移或直线位移，给一个脉冲信号，电动机前进一步，因此称为步进电动机。分别由定心、控制绕组、转子组成。