步进电机原理及使用说明 - 深圳市天地华杰科技有限公司北京公司企业论坛 - 中国自动化企业中心

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发表人：linfusheng

发表时间：2009/8/13 20:35:00

本栏论题：

步进电机原理及使用说明 [24385]

    一、前言
    步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
    虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
    目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件，具有无累积误差、成本低、控制简单特点。产品从相数上分有二、三、四、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有口42~φ130，从静力矩上分有0.1N•M~40N•M。
    签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
    二、感应子式步进电机工作原理
    （一）反应式步进电机原理
    由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。
    1、结构：
    电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
    0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：


    2、旋转：
    如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
    如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
    如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
    　如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て
    这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
    由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
    不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
    不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。
    3、力矩：
    电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力
    F与（dФ/dθ）成正比
    S
    其磁通量Ф=Br*S
    Br为磁密，S为导磁面积
    F与L*D*Br成正比
    L为铁芯有效长度，D为转子直径
    Br=N•I/R
    N•I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。
    力矩=力*半径
    力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态）
    因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。
    （二）感应子式步进电机
    1、特点：
    感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。
    感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= ,D= .
    一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

以下是关于《步进电机原理及使用说明》论题的回复（共176篇，分18页显示）

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回复人：dazelong

回复时间：2013/3/20 16:17:00

    AUDIO Power MOSFET Audio Power Amplifier oled tv
    IRFP4227PBF IRFP4768PBF IRFP90N20PBF IRGP4063DPBF IRGP4066DPBF FDA69N25
    V80100P RURG80100 IXFR90N30 IXGR60N60D1 FQA44N30 RHRG3060 FDA50N50 IRFP250N IRFP260N IRFP264N IRFP460A IRF1404 88N30W
    UC3825 UC3875 IR2110 IR2153 IR1150 IRS2092 LT1061 LM361
    Magnetic Shielding inductance, transformer, filtering inductance
    MMT140T5020 MMT140T6325 MMT330T3822 MMT330T2718 T157-2 T130-2 T106-2 ETD-44 ETD-49 ETD-59 EE-55
    Hot sale and the STOCK

    STK621-412 (original and 3-phase inverter motor drive inverter Hybrid IC)
    SN755866 SN755870 SN755867 SN755881 SN755864 SN755882 AS15-F AS15-G AS19-H1G AS19F FE3407F
    SAMSUNG BUFFER IC
    FE3407F=FE3298F=SN755882= AN16379A PDP50
    LJ41-04218A(LJ92-01400A) LJ41-04219A(LJ92-01401A)
    LJ41-05121A(LJ92-04191A) LJ41-05122A(LJ92-04192A)
    LJ41-03882A(LJ92-01276C) LJ41-03883A(LJ92-01277C)
    SN755867= SN755870 50X3 S50HW-XB03
    LJ41-02760A LJ92-01202 LJ41-02761A LJ92-01203A
    LJ41-02318A LJ41-02319A LJ92-01047A LJ92-01048A
    AWW1147 AWW1148 SN755870
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    6870QDC004A 6870QDC005A 50X3
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    6871QDH067B 6871QDH067A
    6871QDH088A 6871QDH089A 50X3
    ND60200-0033 ND60200-0034 42V6
    6870QDC003A 6870QFC003A 50X2
    6871QDH080A 6871QDH081A
    AS15-G V315B1-C01
    STK795-521 AXF1145 STK795-523 AXF1144 PIONEER PDP43
    STK795-820 STK795-821 YPPD-J017C YPPD-J018C YPPD-J018E 42V8 42X3
    4921QP1041 4921QP1050B
    YPPD-J015B YPPD-J015E YPPD-J016B YPPD-J016E SPI-50X3S240 SPI-50X3E120
    4921QP1046A 4921QP1047A 4921QP1048A 4921QP1049A 4921QP1052A 50X3
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回复人：杭州瑞菱自动化

回复时间：2013/4/19 16:56:00

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    A700系列变频器：A740-0.4K、A740-0.75K、A740-1.5K、A740-2.2K、A740-3.7K、A740-5.5K、A740-7.5K、A740-15K、A740-18.5K、A740-22K、A740-30K、A740-55K、A740-75K、A720-0.4K、A720-0.75K、A720-1.5K、A720-2.2K、A720-3.7K、A720-5.5K、A720-7.5K、A720-15K、A720-18.5K……等
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回复人：yizhigang

回复时间：2013/5/18 9:11:00

看起来很复<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：rensizhao

回复时间：2013/7/17 10:14:00

学习学习<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：夜郎自大

回复时间：2013/10/5 7:53:00

不错<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：苏州思安吉

回复时间：2015/9/6 19:58:00

    如果想了解更多关于步进的用法，请参与工控论坛：http://bbs.22plc.com/forum-59-1.html
    雷赛华东总代理：苏州思安吉机电设备有限公司
    沈先生：15365381156 QQ：38727872<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：licheng0326

回复时间：2016/3/9 16:37:00

谢谢楼主分享，学习一下<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：huang1987323

回复时间：2018/2/9 19:09:00

学习到了，很受用<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：18300548582

回复时间：2018/3/22 19:19:00

学习了<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人：18300548582

回复时间：2018/4/21 11:55:00

学习了，谢谢<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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