步进电机的解释及应用.docx

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步进电机构造上大致分为定子和转子两部分

转子由转子１、转子２、永久磁钢等３部分组成。

而且转子朝轴方向已经磁化，转子1为N极时，转子２则为S极。

转子的外圈由50个小齿构成，转子１和转子２的小齿于构造上相互错开1/2齿距

定子拥有小齿状的磁极，共有８个（两相）或10个（五相）或12个（三相），皆绕线圈。

两相步进电机，定子极上共有2个线圈，如右图，A相和C相是同一个线圈，B相和D相是同一线圈，定子的每个极上有和转子外圈齿形相同的小齿结构。

两相电机为例，驱动器给定子的绕组按一定的相序通电，转子将按一定的速度旋转。

电机整步运行为例，A相通电时，在其定子极上将生成一个磁极，我们假定为N极，将会与转子的S极相互吸引，定子和转子的小齿的凸出部分将会正对吸引。

机械结构上，当A相的定子极和转子小齿凸出部分正对时，B相所对应的定子极与转子小齿的凸出部分错开1/4个齿距，C相错开1/2齿距。

给定子B、C、D相按时序分别通电，转子将分别和定子极B、C、D小齿凸出部分正对，当D相通电后，再到A相通电，如此循环。

A相通电到下一次A相通电，定子绕组共经过4次电流转换，而转子转动距离为一个齿距，即7.2度，每一次电流转换，转子转动1.8度，所以两相步距角为1.8度。

绕组通电顺序也可为AB-BC-CD-DA（整步）或A-AB-B-BC-C-CD-D-DA（半步），当通电顺序为D-C-B-A时，马达将反转

给每相绕组按一定相序和频率改变电流大小，而不是简单的接通和断开，原来的1.8°将分成N次完成，即为微步驱动。

如果10细分时，马达每次转动角度为0.18°，减小了单步运行的距离，电机将获得更平稳的运行效果。

驱动

①、无论是整步还是细分驱动，输出给电机的电流大小和通电相序的变化都由驱动器控制。

②、驱动器接收脉冲信号和方向信号，脉冲信号的频率和总量控制电机的速度和行程，方向信号通过高低电平转换旋转方向。

转子都是50齿，如出现机械丢步都为7.2°的整数倍

2相步进电机定子8个磁极，5相定子10个磁极，另外3相定子12个磁极

2相每个定子磁极上有6个凸状小齿，5相为4个凸状小齿

2相每个磁极凸齿多于5相，相对于尺寸相同的，2相力矩大于5相。

整步驱动时，2相电机振动大于5相，经过细分后，如都为1000PPR时，将获得近乎相同的运行效果。

步进电机选型

两要素：

力矩匹配&惯量匹配

（1）.力矩匹配

计算力矩M=Ma+Mf

考虑到计算误差和装配精度，应保证2倍安全率

必要转矩MB=2M

电机选型时，必要转矩必须在运行曲线以下  

（2）.惯量匹配

a.负载转动惯量不应超过电机转动惯量10倍

b.惯量比过大时，则起动、停止时的过冲和回冲亦变大，因而会影响起动、稳定时间

c.当负载惯量过大时，需减小加载到电机转轴的惯量

（3）.减小负载&转子惯量比的方法

a.改变负载驱动方式：

驱动相同负载，滚珠螺杆驱动与同步轮拖动相比，转动惯量会小很多

b.在转轴和负载连接时增加减速机构：

增加一个1：

3的减速机构，加载到电机上的转动惯量将会成平方的降低，变为原负载转动惯量的1/9

c.选用减速机型步进电机：

使用1：

10减速步进电机时，能驱动的负载转动惯量将成平方增加，变为原负载惯量的100倍，此方法最常用。