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步进电机设计说明书 步进电机介绍 什么是步进电机 步进电动机将输入的脉冲电信号变换为阶跃的角位移或直线位移。给一个脉冲信号，电动机前进一步，因此称为步进电动机。 步进电动机的运动由一系列电脉冲控制，脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了使电动机能够输出足够的功率，经过环形分配器产生的脉冲信号还需要进行功率放大。 步进电机特点 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。 因此，步进电动机具有以下优点： （1）控制特性好； （2）误差不长期积累； （3）步距值不受各种干扰因素的影响。 步进电机主要特性 ① 步距角α 指每给一个脉冲信号，电机转子应转过角度的理论值，它是步进电机的重要指标。它取决于电机结构和控制方式。步距角可按下式计算： α=360°/mzk 式中，m为定子相数； z为转子齿数； k为通电系数，若连续两次通电相数相同为1，若不同则为2。 ② 矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq 如果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，转子因而受到一个电磁转矩Mj的作用与负载平衡，该电磁转矩Mj称为静态转矩，该角度θ称为失调角。步进电机 单相通电的静态转矩Mj随失调角θ的变化曲线称为矩角特性，如下图所示 ③ 启动频率fq和启动时的惯频特性 启动频率或突跳频率fq：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，是反映步进电机快速性能的重要指标。空载启动时，定子绕组通电状态变化的频率不能高于启动频率。 启动时的惯频特性：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。一般来说，随着负载惯量的增加，启动频率会下降。如果除了惯性负载外还有转矩负载，则启动频率将进一步下降。 ④ 运行矩频特性 定义：步进电机启动后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率，其值远大于启动频率。 运行矩频特性是描述步进电机在连续运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系，它是衡量步进电机运转时承载能力的动态指标，如图所示。 运行矩频特性是描述步进电机在连续运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系，它是衡量步进电机运转时承载能力的动态指标，如图所示。 步进电机的应用 步进电机在机械、电子、纺织、轻工、化工、石油、邮电、冶金、文教和卫生等行业，特别是在数控机床上获得了越来越广泛的应用。 步进电机基本结构 定子铁心：为凸极结构，由硅钢片迭压而成。在面向气隙的定子铁心表面有齿距相等的小齿。 定子绕组：定子每极上套有一个集中绕组，相对两极的绕组串联构成一相。步进电动机可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。 转子：上只有齿槽没有绕组，系统工作要求不同，转子齿数也不同。定转子齿形相同。 步进电机分类 按作用原理分，步进电机有磁阻式(反应式)、感应子式和永磁式三大类。 反应式步进电机转子无绕组，定子，转子开小齿定子绕组励磁后产生反应力矩，使转子转动。 感应子式步进电机分为励磁式和永磁式两种。感应子式步进电机的结构与磁阻式步进电机的结构相似。其定子转子铁心的磁场和齿槽均一样，两者的差别是感应子式步进电机存在轴向存在恒定磁场。 励磁感应子式步进电机是靠转子上的励磁绕组产生轴向磁场。永磁感应子式步进电机的转子由一段环形磁钢(在转子中部)和二段铁心(在环形磁钢的两端)，轴向充磁，建立轴向磁场。 永磁式步进电机转子和定子的某一方具有永久磁钢，另一方由软磁材料制成。绕组轮流通电，建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩。 按输出功率和使用场合分类，分为功率步进电机和控制步进电机。 按结构分类，分为径向式(单段式)、轴向式(多段式)和印刷绕组式步进电机。 按相数分类，分为三相、四相、五相、六相等。 步进电机设计 选择步进电机类型 相数：三相 结构：径向式（单段式） 作用原理：励磁感应子式 步进电机尺寸设计 此步进电机外形大概尺寸为： 步进电机各零件设计 主要零件如图所示： 其中：轴的伸出轴径为φ9mm， 轴承为16001。 波纹垫圈的作用为轴承施加预应力,减少轴承运转的噪音,提高轴承的运转精度与平稳性 定子铁芯有６个均匀分布的磁极，级与级之间的夹角为60 o，每个级上均布5个齿，转子上均布40个齿。当A相通电时，转子有5个齿与之对齐，B相与转子相对的齿就错开3 o。 三相感应子式步进电机工作原理介绍 按通电的控制方式分，有： 单节拍方式： A→B→C→A 双三拍方式：AB→BC→CA→AB 三相六拍方