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步进电机的工作原理

发布者:慧控  时间:2019-5-27 17:40:28


摘要:步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机。所谓电脉冲,类似于脉搏,感受到脉搏跳动的时候类似于脉冲的高电平,不跳的时候为低电平,这就是电脉冲信号。角位移单位是弧度。

  步进电机的工作原理

  步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机。所谓电脉冲,类似于脉搏,感受到脉搏跳动的时候类似于脉冲的高电平,不跳的时候为低电平,这就是电脉冲信号。角位移单位是弧度。


  步进电机可分为反应式,永磁式,混合式。各有优点,按实际需求选择,反应式的步距角小,精度高;永磁式的力矩大。混合式的具有精度高,力矩大的特点,但成本高。下面以反应式为例说明步进电机的结构和工作原理。步进电机主要由两部分构成:

  定子和转子。定子和转子在学过直流电机后就不陌生了。但是,步进电机以三相的为例,其定子和转子上分别有六个、四个磁极 。上图中,A与A'组成一相;B与B'为一相;C与C'为一相。所以此步进电机为三相步进电机。

  步进电机接收到一个电脉冲信号,就会相应的转动一个固定的角度,这个固定的角度,就是步进电机其中的一个重要参数,步距角。细致来说,当步进电机接收到一个电脉冲信号后,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、定子的齿对齐停止转动。即A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐;下一个脉冲信号来, B 相通电使转子2、4齿和 BB' 对齐;第三个脉冲信号来后, C 相通电使转子3、1齿和 CC' 对齐。这种驱动方式即为三相三拍驱动方式。如下图:

  所以,步进电机是靠脉冲数量来转动的,需要转多少圈就给相应个数的脉冲数。因此,步进电机能够达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,也就是控制多长时间给一个脉冲,从而达到调速的目的。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,控制电机正反转。即如果按照A、B、C相的通电顺序为正转,那么按照C、B、A相的顺序通电则电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。



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