3.1认识步进电动机(课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

任务1 认识步进电动机 任务2 认识伺服电动机 项目3 认识特种电动机 　　了解步进电动机的作用和用途。 　　熟悉步进电动机的结构和工作原理。 　　了解步进电动机的驱动电路及控制方式。 　　了解伺服电动机的特点、用途和分类。 　　了解伺服电动机的基本工作原理和主要运行性能。 　　了解典型伺服控制系统的组成。 学习重点 项目3 认识特种电动机 　　一、步进电动机的分类 　　步进电动机按转矩产生的原理可分为反应式、永磁式及混合式步进电动机；根据控制绕组数量可分为二相、三相、四相、五相、六相步进电动机；根据电流的极性可分为单极性和双极性步进电动机；根据运动的形式可分为旋转、直线、平面步进电动机。 　　1.反应式步进电动机 　　反应式旋转运动步进电动机有单段式和多段式两类。目前使用最多的是单段式，其结构示意如图所示。 知识链接 任务1 认识步进电动机 一、步进电动机的分类 任务1 认识步进电动机 　　2.永磁式步进电动机 　　永磁式步进电动机定子、转子铁芯的其中之一以永磁材料制造（大多数是转子），另一件用软磁材料。永磁式步进电动机的激磁绕组通电时需要规定它的激磁极性，如果使其激磁磁场做连续回转运动，实质上它就成了一台永磁同步电动机。 　　3.混合式步进电动机 　　顾名思义，混合式步进电动机就是反应式与永磁式步进电动机的混合，它利用部分永磁材料的磁性来减小反应式步进电动机的激磁电流和在断电以后获得一定数量的剩余转矩，但它的工作转矩并不完全依靠永磁，所以步矩角可以与反应式步进电动机相近。 一、步进电动机的分类 任务1 认识步进电动机 　　1.步距角和步距误差 　　转子每步转过的空间机械角度，即步距角为β=360°NZ。式中，Z为转子齿数；N为运行拍数。 　　步进电动机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角之间都存在步距误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回至上一转的稳定位置，因此步进电动机的步距误差不会长期积累。步进电动机步距的积累误差，是指一转范围内步距误差积累的最大值，步距误差和积累误差通常用度（°）、分（′）或者步距角的百分比表示。影响步进电动机步距误差和积累误差的主要因素有齿与磁极的分度精度、铁芯叠压及装配精度、各相矩角特性之间差别的大小、气隙的不均匀程度等。 二、步进电动机的主要特性 任务1 认识步进电动机 　　2.静态矩角特性和最大静态转矩特性 　　所谓静态，是指电动机不改变通电状态，转子不动时的工作状态。空载时，步进电动机某相通以直流电流时，该相对应的定、转子齿对齐，这时转子无转矩输出。如在电动机轴上加一顺时针方向的负载转矩，步进电动机转子将按顺时针方向转过一个小角度口，称为失调角；这时，转子电磁转矩与负载转矩相等。矩角特性是描述步进电动机静态时电磁转矩与失调角口之间关系的曲线，也称为静转矩特性，如图所示。 二、步进电动机的主要特性 任务1 认识步进电动机 二、步进电动机的主要特性 任务1 认识步进电动机 　　3.步进电动机的矩频特性 　　步进电动机矩频特性是用来描述步进电动机连续稳定运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系曲线。矩频特性曲线上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。动态转矩除了与步进电动机的结构及材料有关外，还与步进电动机绕组的连接方式、驱动电路、驱动电压有密切的关系。图是混合式步进电动机连续运行时的典型矩频特性曲线。 二、步进电动机的主要特性 任务1 认识步进电动机 二、步进电动机的主要特性 任务1 认识步进电动机 　　步进电机故障分析 　　一、步进电机常见问题 　　1.细分驱动器的细分数是否能代表精度 　　步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其他因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。 拓展知识 任务1 认识步进电动机 　　2.如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声 　　步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服： 　　（1）如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区。 　　（2）采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法。 　　（3）换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机。 　　（4）换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高。 　　（5）在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。 拓展知识 任务1 认识步进电动机 　　3.步进电机发热及处理对策 　　发热