【正文】 ，其中 K=2,m=3,Z=40. θ b=360176。 而且相數(shù)越多，驅(qū)動電源也越復(fù)雜，成本也就越高。相鄰兩次通電的相數(shù)一樣，取 K=l，如三相單三拍、三相雙三拍工作方式；反之，取 K=2，如三相單雙六拍工作方式。 這種反應(yīng)式步進(jìn)電動機的步距角較大，不適合一般用途的要求。 通電方式 : 從一相通電改換成另一相通電，即通電方式改變一次叫“ 一拍 ” 。 ? 三相六拍工作方式： 為減小每改變一次通電狀態(tài)使步進(jìn)電機所轉(zhuǎn)過的角度，而采用三相六拍通電方式。 ? 三相雙三拍工作方式： 為了克服以上不足，通常將其改為三相 雙 三拍通電方式，即按 ABBCCAAB…… 方式通電，可使電機正轉(zhuǎn)；反之按 ABACBCAB…… 方式通電，可使電機反轉(zhuǎn)。 要點：磁力線力圖走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩； 各相定子齒之間彼此錯開 1/m齒距， m為相數(shù)，這里 m=3。對齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子再沿著逆時針方向轉(zhuǎn)過 30176。當(dāng)定子 A相磁極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對齊時，定子 B相磁極上的小齒剛好超前 (或滯后 )轉(zhuǎn)子小齒 1/3齒距角，定子 C相磁極上的小齒超前 (或滯后 )轉(zhuǎn)子小齒 2/3齒距角。 在定子的每個磁極上，即定子鐵芯的每個齒上又開了五個小齒，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。 ? 定子 鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子上有六個均勻分布的極，每兩個為一對。 ? 步進(jìn)電動機和一般旋轉(zhuǎn)電動機一樣，分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。 ： 分為三相、四相、五相、六相等。 ： 分為反應(yīng)式 (磁阻式 )、電磁式、永磁式、永磁感應(yīng)式（混合式）步進(jìn)電機。 3. 步進(jìn)電機的動態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)、變速。 1. 電機輸出軸的 角位移與輸入脈沖數(shù)成正比 ； 轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比；轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān) 。 ) 第 1節(jié) 步進(jìn)電動機的工作原理及驅(qū)動方法 ? 步進(jìn)電動機是一種將 電脈沖 信號變換成相應(yīng)的 角位移或直線位移 的機電執(zhí)行元件。（例如，在機械結(jié)構(gòu)中，可以用絲杠把角度變成直線位移，也可以用它帶動螺旋定位器，調(diào)節(jié)電壓和電流，實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的控制。步進(jìn)電動機的控制 第 3章 內(nèi)容提要 第 1節(jié) 步進(jìn)電動機的工作原理及驅(qū)動方法 第 2節(jié) 步進(jìn)電動機的開、閉環(huán)控制 第 3節(jié) 步進(jìn)電動機的最佳點 位控制 第 4節(jié) 步進(jìn)電動機控制的程序設(shè)計 引 言 ? 步進(jìn)電動機 主要用于開環(huán)控制系統(tǒng) ，也可以用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。） ? 步進(jìn)電動機具有 快速啟停 、 精確步進(jìn) 的特點，使其在定位場合中得到了廣泛的應(yīng)用。相當(dāng)于一個數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器，也是一個串行的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。 4. 步進(jìn)電機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。 ： 分為功率式和伺服式。 ： 分為高頻步進(jìn)電機和低頻步進(jìn)電機。 定子 由硅鋼片疊成，配以一定相數(shù)的控制繞組，輸入電脈沖對多相定子繞組輪流進(jìn)行勵磁； 轉(zhuǎn)子 用硅鋼片疊成或用軟磁性材料做成凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子本身沒有勵磁繞組的稱為“ 反應(yīng)式 ”步進(jìn)電動機；用永久磁鐵做轉(zhuǎn)子的稱為“ 永磁式 ”步進(jìn)電動機； 兼有永磁式和反應(yīng)式兩種步進(jìn)電機的特點，稱為混合式步進(jìn)電機。定子繞組是繞置在定子上的六個均勻分布鐵芯齒上的線圈，它把沿直徑方向上相對的兩個齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。 ，在空間位置上依次錯開1/3齒距其展開圖如圖所示。 11 步進(jìn)電機 A相通電狀態(tài) （ 近似于電磁鐵的工作原理） 三相單三拍工作方式： 如圖轉(zhuǎn)子上有四個均勻分布的齒 4。 ，圖 (C)。 磁力線：外邊是從 N極指向 S極。這種工作方式每個通電狀態(tài)均為兩相繞組同時通電，且相鄰的兩個工作節(jié)拍中總有一相保持通電的狀態(tài)不變，因此，可避免三相單三拍工作方式的失步和低頻振蕩等現(xiàn)象。即按 AABBBCCCAA… 方式通電，使電機正轉(zhuǎn)；反之，按 AACCBCBABA…… 方式通電，使電機反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動機有 單相輪流通電 、 雙相輪流通電 和 單雙相輪流通電 的方式。 圖 31所示為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機。（拍數(shù) /相數(shù)） ? 若步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) z=40，按三相單三拍運行時， K=1， m=3： ? 若按五相十拍運行時，則 K=2， m=5， z=40： ? 可見，步進(jìn)電動機的相數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，步距角就越小，控制越精確。 步進(jìn)電動機應(yīng)用在機床上一般是通過減速器和絲桿螺母副帶動工作臺移動。 /(40 2 3)=176。它的大小由下式 （ 32）決定。、 、 、 、 。 =24， 需要一臺每轉(zhuǎn) 24步的步進(jìn)電機。 靜轉(zhuǎn)矩 ：指步進(jìn)電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩?？蓮木亟翘匦陨戏从?Tjmax，如圖 34所示，當(dāng)失調(diào)角 θ=90 186。 例如三相步進(jìn)電動機常用 單 雙 相通電的方式 。 五相步進(jìn)電動機三相通電時的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 : ? 由于采用了 23相通電方式， 最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩提高了 ，而且矩角特性形狀相同，對步進(jìn)電動機運行穩(wěn)定性有利。 ? 即，步進(jìn)電動機的 動態(tài)轉(zhuǎn)矩隨著脈沖頻率的升高而降低 。 當(dāng)頻率高到一定值時，電流就達(dá)不到穩(wěn)定值，如圖 36c所示， 故電動機的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩 ， 而且脈沖頻率越高，動態(tài)轉(zhuǎn)矩也就越小 。 有時也在控制繞組回路中 串接一個較大的附加電阻 ， 以降低回路電氣時間常數(shù) ，但這樣就增加了在附加電阻上功率損耗，導(dǎo)致步進(jìn)電動機及系統(tǒng)效率降低。） 步進(jìn)電動機的啟動頻率 ?st是指在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下能夠不失步地啟動的最高脈沖頻率。它的值也與負(fù)載有關(guān)。啟動以后，再逐漸升高脈沖頻率。一般為兩相或三相；須供給正負(fù)脈沖信號； 輸出轉(zhuǎn)矩較永磁式大（消耗功率相對較?。?；步距角較永磁式?。ㄒ话銥?）； 斷電時無定位轉(zhuǎn)矩；啟動和運行頻率較高；是目前發(fā)展較快的一種步進(jìn)電機。丟步嚴(yán)重時，轉(zhuǎn)子將停留在一個位置上或圍繞一個位置振動。在到達(dá)平衡點時，電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為零，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速最大，由于慣性，轉(zhuǎn)子沖過平衡點。 ? 當(dāng)步進(jìn)電機工作在共振區(qū)時， 步進(jìn)電機的 控制脈沖頻率 接近 步進(jìn)電機的固有頻率 ? (振蕩頻率 )或 固有頻率的分頻或倍頻 ，這會使振蕩加劇，嚴(yán)重時造成失步。這樣，轉(zhuǎn)子經(jīng)過三個脈沖仍然回到原來位置，也就是丟了三步。減小步距角可以減小振蕩幅值，以達(dá)到削弱振蕩的目的。（注意，啟動頻率不是一個固定值，提高電動機的轉(zhuǎn)矩、減小電動機轉(zhuǎn)動慣量、減小步距角都可以提高步進(jìn)電動機的啟動頻率） ? 第二種是轉(zhuǎn)子的平均速度大于旋轉(zhuǎn)磁場的速度 。 （ c）阻尼方法 步進(jìn)電動機的運行特性，不僅與步進(jìn)電動機本身的特性和負(fù)載有關(guān)，而且與配套使用的驅(qū)動電源（即驅(qū)動電路）有著十分密切的關(guān)系。電源線橫截面 ≥ 平方毫米，盡量短。 CW： 正轉(zhuǎn)信號，每個脈沖使電機正向轉(zhuǎn)動一步。繼電器允許最高輸入電壓和電流是： 35VDC， 10mA≤I≤200mA，電阻性負(fù)載。 脈沖、方向信號時序圖 上位機的控制信號可以高電平有效，也可以低電平有效。當(dāng)撥碼開關(guān) 為“ OFF”時，有半流功能；當(dāng)設(shè)置成“ ON”時，無半流功能。 “ ” 為控制方式選擇開關(guān) 控制方式 高電平有效接線 低電平有效接線 ON 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) （雙脈沖方式） CW+接正轉(zhuǎn)信號 CCW+接反轉(zhuǎn)信號 CW與 CCW短接為信號地 CW接正轉(zhuǎn)信號 CCW接反轉(zhuǎn)信號 CW+與 CCW+短接為公共端 OFF 脈沖和方向 （單脈沖方式） PULSE+接脈沖信號 DIR+接方向信號 PULSE與 DIR短接為信號地 PULSE接脈沖信號 DIR接方向信號 PULSE+與 DIR+短接為公共端 ? 第一、按預(yù)定的工作方式分配各個繞組的通電脈沖； ? 第二、控制步進(jìn)電機的速度，使它始終遵循加速 勻速 減速的運動規(guī)律工作。下面主要介紹環(huán)形分配器和功率放大器。 硬件環(huán)形分配器可分為 分立元件的 、 集成觸發(fā)器的 、 單塊 MOS集成塊 的和 可編程 EPROM、 FPGA等。 （ 1）觸發(fā)器型環(huán)形分配器 目前市場上有很多可靠性高、尺寸小、使用方便的集成脈沖分配器供選擇。封裝形式為 16腳直插式。 步進(jìn)電動機按類型、相數(shù)等劃分，種類繁多，相應(yīng)的就需要不同的環(huán)形分配器，而用 EPROM設(shè)計的環(huán)形分配器，用一種線路可實現(xiàn)多種通電方式的分配 硬件電路不變動，只需改變軟件內(nèi)存儲器的地址 。 （ 3） EPROM可編程式 圖 310 含有 EPROM的環(huán)形分配器 可 逆 計 數(shù)器 EPROM 狀態(tài)