开环步进式伺服系统.pptxVIP

第二节一、开环步进伺服系统的工作原理书本171面

步进电机工作原理按电磁吸引原理工作（以反应式步进电机为例）反应式步进电机的定子上有磁极，每个磁极上有激磁绕组，转子无绕组，有周向均布的齿，依靠磁极对齿的吸合工作。定子转子定子绕组

AB定子转子IAIBIC两个相对的磁极组成一相。注意：这里的“相”和三相交流电中的“相”的概念不同。步进电机通的是电脉冲，主要是指线图的联接和组数的区别。

根据相数分类有三、四、五、六相等，相数越多，步距角越小，通电方式采用m相m拍、双m拍和m相2m拍，m相m拍和m相2m拍通电方式中，可采用一/二相、二／三相转换通电，如五相步进电机，五相十拍的二／三相转换方式：AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB

2．根据产生力矩的原理分类6.2步进电机及其驱动控制系统根据定子与转子间磁场建立方式，可分：反应式、永磁反应式（混合式）两类。反应式步进电机：定子有多相磁极，其上有励磁绕组，转子无绕组，用软磁材料制成，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行永磁反应式步进电机：定子结构与反应式相似，转子用永磁材料制成或有励磁绕组、由电磁力矩实现步进运行。010302

3．根据输出力矩的大小分类6.2步进电机及其驱动控制系统伺服步进电机（快速步进电机），输出力矩在几十～数百N·m，只能带动小负载，加上液压扭矩放大器可驱动工作台。03功率步进电机输出力矩在5～50N·m以上，能直接驱动工作台。04可将步进电机分两类：伺服步进电机01功率步进电机02

6.2步进电机及其驱动控制系统根据结构分类步进电机可制成轴向分相式（多段式）径向分相式（单段式）

步进电机的工作方式(通电顺序)可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。1）三相单三拍：A相?B相?C相通电顺序也可以为：A相?C相?B相

BACCBA3412A相通电使转子1、3齿和AA对齐BACCBA3412BBACCAB相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐CC相通电，转子1、3齿和C相轴线对齐3412ABC1324ABC1324A

三相单三拍的特点：每来一个电脉冲，转子转过30°。转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序。每次定子绕组只有一相通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易产生失步，只有一相绕组产生力矩吸引转子，在平衡位置易产生振荡。

三相六拍工作方式通电顺序为：A?AB?B?BC?C?CA?A六拍。

6.2步进电机及其驱动控制系统A→AB→B→BC→C→CA→A…（逆时针）A→AC→C→BC→B→CA→A…（顺时针）每步转过15°，步距角是三相三拍工作方式的一半，特点：电机运转中始终有一相定子绕组通电，运转比较平稳。通电顺序

6.2步进电机及其驱动控制系统定子绕组通电顺序为01AC→BC→CA→…（转子顺时针旋转）03特点：始终有一相定子绕组通电，工作比较平稳。避免了单三拍通电方式的缺点05AB→BC→CA→AB…（转子逆时针旋转）02有两对磁极同时对转子的两对齿进行吸引，每步仍旋转30°。043)双三拍工作方式

实际上步进电机转子齿数很多，齿数越多，步距角越小为改善运行性能，定子磁极上的齿的齿距与转子的齿距相同，但各极的齿依次与转子的齿错开齿距的1／m（m电机相数）。每次定子绕组通电状态改变时，转子只转过齿距的1／m（如三相三拍）或1／2m（如三相六拍）达到新的平衡位置。

3600/Z

转子40个齿，若通电为三相三拍，当转子齿与A相定子齿对齐时，转子齿与B相定子齿相差（3°），与C相定子齿相差（6°）。

01结论02课本173面中间

6.2.2步进电机的主要特性步距角α每给一个脉冲信号，电机转子转过角度的理论值。m—定子相数；z—转子齿数；k—通电系数，m相m拍，k＝1；m相2m拍，k＝2。α一般很小，如：3°／1.5°，1.5°／0.75°，0.72°／0.36°等

6.2步进电机及其驱动控制系统静态：步进电机处于通电状态，转子处在不动状态。静态转矩Mj：在电机轴上施加一个负载转矩M，转子会在载荷方向上转过一个角度θ（失调角），转子因而受到一个电磁转矩Mj的作用与负载平衡。01矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq02矩角特性：步进电机单相通电的静态转矩Mj随失调角θ的变化曲线。03

6.2步进电机及其驱动控制系统启动频率fq和启动时的惯频特性启动频率或突跳频率fq：空载时，步进电机由静止突然启动并进入不丢步的正常运行状态所允许的最高频率。高于启动频率，将不能正常起动。启动时的惯频特性：是指电机带动纯惯性负载时启动频率和负载转动惯量之间的关系。步进电机在带负载（尤其是惯性负载）下的启动频率比空载要低。

连续运行最高工作频率步进电机启动之后