步进电机工作原理

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什么是步进电机

​ 步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,又称为脉冲电机。在非超载的情况下,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。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。

步进电机的组成

步进电机组成最主要的就是转子和定子部分

步进电机工作原理

定子,就是由电流控制磁场方向,满足安培右手螺旋定律,步进电机的电流流过定子产生磁场的过程叫做励磁。

转子,被定子环绕在中间受定子磁场变化产生转动

步进电机的原理

​ 电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组会产生对应的矢量磁场。由于同极互斥,该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。如果定子生成的矢量磁场旋角度变了,那转子的角度也会随着该磁场的变化而变化。所以每输入一个电脉冲,电机就会转动一个角度前进一步。

步进电机工作原理

带转子齿是怎么实现转动的

给定子绕组通电时,转子齿偏离定子齿一个角度。
由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过,因此对转子产生电磁吸力,迫使转子齿转动,
当转子转到与定子齿对齐位置时,因转子只受径向力而无切线力,故转矩为零,转子被锁定在这个位置上。由此可见:错齿是助使步进电机旋转的根本原因!!!

步进电机的工作方式

相关概念

“相”-绕组的个数
“齿距角” -转子相邻两齿的夹角
“拍”-绕组的通电状态。如:三拍表示一个周期共有3种通电状态,六拍表示一个周期有6种通电状态,每个周期步进电机转动一个齿距角。
“步距角”- 转子每拍转动的角度
步距角θ=360/(NZ)
N:步进电机的拍数 Z:转子的齿数。
(注意:齿距角和步距角不一样)

结论:步距角反映出步进电机的精度,步距角越小,该步进电机能够输出的单位位移量越小。步距角与电机本身结构(转子齿数)和工作方式(拍数)有关

工作方式

步进电机工作原理

步进电机28BYJ-48名称含义:

28:表示步进电机的有效最大外径为28毫米
B: 表示步进电机“步”字汉语拼音首字母
Y: 表示永磁式“永”字汉语拼音首字母
J: 表示减速型“减”字汉语拼音首字母
BYJ: 组合即为永磁式减速步进电机
48:表示四相八拍
5V:表示额定电压为5V,且为直流电压

步进角:5.625度,就是1个脉冲信号转5.625度,64个信号转360度。
减速比:1/64,电机壳里边的电机转64圈,电机壳外边的部分转1圈。
四相:ABCD四相(电机定子上有8个齿,相对的2个齿是1相),
八拍:(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。
一拍就是一个脉冲信号,完成一个循环用8个脉冲信号。
当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。转8个齿距就是一圈,8×8=64
64拍,64个脉冲信号转一圈360度。

​ 我们使用的28BYJ-48是一种4 相 5 线的步进电机,是减速步进电机 ,减速比为 1:64,步进角为 5.625/64 度。如果需要转动1圈,那么需要360/5.625*64=4096 个脉冲信号。四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍(单拍)、双四拍(双拍)、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

步进电机工作原理

总结:

单拍——实现简单,性能较差
双拍——转矩较大,带负载能力较强
单双拍——步距角较小,控制精度较高文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-458514.html

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