| 网站首页 | 技术中心 | 电子资料下载 | 

您现在的位置： 电子电路图站-电子技术中心 >> 技术中心 >

> 传感与控制 >> 文章正文

  没有公告 

步进电机的构造及控制技术解析

   

热

     

【字体：

小

 

大

】

步进电机的构造及控制技术解析

作者：佚名    文章来源：www.ed-china.com    点击数： 6085    更新时间：2006-4-8

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们
早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、
磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流
行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是
娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电
机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺
寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本
文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。  

步进电机的构造  

如图1所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈
驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机
中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电流的流
向如图1所示，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两
个齿槽按逆时针流向流动。根据安培定律和右手准则，这样的电流会产
生一个北极向上的磁场。  

 

现在假设我们构造一个定子上
缠绕有两个绕组的电机，内置

一个能够绕中心任意转动的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。图2给出了一种简单的电机，叫
做双相双极电机，因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。如果我们按图2a所示方向给
绕组1输送电流，而绕组2中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地按图中所示，指向定子
磁场的北极。  

再假设我们切断绕组1中的电流，而按图2b所示方向给绕组2输送电流，那么定子的磁场就会指向左
侧，而转子也会随之旋转，与定子磁场方向保持一致  

接着，我们再将绕组2的电流切断，按照图2c的方向给绕组1输送电流，注意：这时绕组1中的电流
流向与图2a所示方向相反。于是定子的磁场北极就会指向下，从而导致转子旋转，其南极也指向下
方。  

然后我们又切断绕组1中的电流，按照图2d所示方向给绕组2输送电流，于是定子磁场又会指向右
侧，从而使得转子旋转，其南极也指向右侧。。  

最后，我们再一次切断绕组2中的电流，并给绕组1输送如图2a所示的电流，这
样，转子又会回到原来的位置。  

至此，我们对电机绕组完成了一个周期的电激励，电机转子旋转了一整圈。也
就是说，电机的电频率等于它转动的机械频率。  

如果我们用1秒钟顺序完成了图2所示的这4个步骤，那么电机的电频率就是1H
z。其转子旋转了一周，因而其机械频率也是1Hz。总之，一个双相步进电机的
电频率和机械频率之间的关系可以用下式表示：  

fe=fm*P/2 (1)  

其中，fe代表电机的电频率，fm代表其机械频率，而P则代表电机转子的等距磁
极数。  

从图2中我们还可以看出，每一步操作都会使转子旋转90°，也就是说，一个双相步进电机每一步操作造成的旋转度数可由下式表示：  

1 step= 180°/P (2)  

由等式(2)可知，一个双极电机每动作一次可以旋转180°/2=90°，这与我们在图2中看到的情形正好相符。此外，该等式还表明，电机的磁
极数越多，步进精度就越高。常见的是磁极数在12和200个之间的双相步进电机，这些电机的步进精度在15°和 0.9°之间。  

图3给出的例子是一个双相、6极步进电机，其中包含3个永久磁铁，因而有6个磁极。第一步，如图3a所示，我们给绕组1施加电压，在定子中

步进电机专业制造企业

致力于步进电机、无刷电机等微电机的 研发与生产,
性能优,品质高,优质服务！  

www.ht-motor.com

国内大型开关电源生产商

可订制DC/DCAC/DC1W-10000W模块电源 工业级,军
品级,航天级电话13933195622  

www.no10000.com

锝莱步进电机--品质见证

专业研发,生产步进电机,严格按照ISO 9000体系,产品
畅销国内外,欢迎订购！  

www.delaimotor.com

森创品牌步进电机及驱动器

自主品牌步进电机 伺服电机 无刷电机 北京和利时电
机技术有限公司  

www.hollysys-electric.com

Page 1 of 4

步进电机的构造及控制技术解析

2008-11-11

http://www.cndzz.com/tech/Article/cg/200604/8297.html