步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理內(nèi)容提要內(nèi)容提要求學(xué)習(xí)目標(biāo)步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)理解控制電機的基本概念和分類掌握步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)、分類與基本工作原理步進(jìn)電動機的工作原理

1、控制電機概述

控制電機是在普通旋轉(zhuǎn)電機基礎(chǔ)上產(chǎn)生的特殊功能的小型旋轉(zhuǎn)電機。控制電機在控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件、檢測元件或運算元件。

從工作原理上看，控制電機和普通電機沒有本質(zhì)上的差異，但普通電機側(cè)重于電機的啟動、運行和制動等方面的性能指標(biāo)，而控制電機輸出功率較小，側(cè)重于電機控制精度和響應(yīng)速度。

控制電機按其功能和用途可分為信號檢測和傳遞類控制電機及動作執(zhí)行類控制電機兩大類。

2、控制電機的分類

（2）執(zhí)行類控制電機：將電信號轉(zhuǎn)換成軸上的角速度、線速度和角位移，并帶動控制對象運動，向控制對象輸出機械功率（1）信號檢測和傳遞類控制電機：將機械轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角差轉(zhuǎn)換成為電壓信號送入自動控制系統(tǒng)中。控制電機分類信號檢測與傳遞測速發(fā)電機旋轉(zhuǎn)變壓器執(zhí)行電機直線電機交流伺服電動機直流伺服電動機伺服電機控制式自整角機步進(jìn)電機交流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機

3、自動控制系統(tǒng)對控制電機的要求

（1）高可靠性?？刂齐姍C的工作可靠性對保證自動控制系統(tǒng)的正常工作極為重要。在航空航天系統(tǒng)、軍事裝備和自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中，可靠性首先保證。（2）高精度。在無線電導(dǎo)航、位置指示、自動記錄、遠(yuǎn)程控制、機床加工等自動控制系統(tǒng)中，對精度要求越來越高，因而所使用的控制電機在精度方面也提出了更高的要求，有時它們的精度對系統(tǒng)起著決定性的作用。（3）快速響應(yīng)。由于自動控制系統(tǒng)中主令信號變化很快，所以要求控制電機特別是功率元件能對信號做出快速響應(yīng)。步進(jìn)電動機:

將脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移?？刂齐姍C的種類很多，本章只討論常用的兩類:步進(jìn)電動機、伺服電動機。伺服電動機:將電壓信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的角位移或角

速度以驅(qū)動控制對象。步進(jìn)電動機將輸入的脈沖電信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移。輸入一個電脈沖信號，電動機轉(zhuǎn)動一個角度，帶動機械移動一步，因此稱為步進(jìn)電動機。特點：（1）控制脈沖頻率，可控制電動機轉(zhuǎn)速。

（2）

改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。

4、步進(jìn)電動機概述

控制系統(tǒng)對步進(jìn)電動機的基本要求：（1）迅速起動、正反轉(zhuǎn)、制動和停車，調(diào)速范圍寬。（2）步距角要小，步距精度要高，不丟步不越步。（3）工作頻率高，響應(yīng)速度快。典型步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)：定子鐵心定子鐵心為凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片迭壓而成。在面向氣隙的定子鐵心表面有齒距相等的小齒。定子繞組定子每極上套有一個集中繞組，相對兩極的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相。步進(jìn)電動機可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子上只有齒槽沒有繞組，系統(tǒng)工作要求不同，轉(zhuǎn)子齒數(shù)也不同。定轉(zhuǎn)子齒形相同。

5、步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)

步進(jìn)電動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

5、步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)

10下面以反應(yīng)式步進(jìn)電動機為例說明其原理通常按勵磁方式分為三大類：（1）反應(yīng)式(VR）：轉(zhuǎn)子為軟磁材料，無繞組，定、轉(zhuǎn)子開小齒、步距小。應(yīng)用廣泛。（2）永磁式(PM)：轉(zhuǎn)子有永磁體，轉(zhuǎn)子的極數(shù)等于每相定子極數(shù)，不開小齒，步距角較大，轉(zhuǎn)矩較大（3）感應(yīng)子式(混合式)(HB)：轉(zhuǎn)子有永磁體，兩段，開小齒，混合反應(yīng)式與永磁式優(yōu)點：轉(zhuǎn)矩大、動態(tài)性能好、步距角小。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

6、步進(jìn)電動機的分類

ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個齒。定子轉(zhuǎn)子注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)電動機通入的是直流電脈沖，這主要是指線路的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。

7、反應(yīng)式步進(jìn)電動機的工作原理