步进电机的结构和三种控制模式

发布时间:2024-01-26  

在如今这个智能时代,因其特有的开环位置控制性能而被广泛应用。各设备在转动的过程中,对它输出力矩的平滑性有一定的要求。转动的稳定性除了和的本体结构有关,也和步进电机的控制方式息息相关。

本文引用地址:

本文将介绍双极性步进电机及其结构和控制模式。

双极性步进电机的基本组件

步进电机属于无刷直流(BLDC)电机,它按照等长的步进值逐步转动。而双极性步进电机则是每相都拥有一个绕组的步进电机,具体而言是两相四线步进电机。它由定子和转子两个主要部件组成(见图1)。

640.jpeg

图1:双极性步进电机的结构示意图

定子

定子是电机的静止部分。8个定子上分别绕有两相双极性绕组,每个定子铁芯上带有五齿(见图1)。

A相绕组绕线从定子1开始绕,依次绕到定子3、5、7上(见图2)。值得注意的是,定子1和5的绕线方向相同,而定子3和7的绕线方向相同。这两组(定子1和5,以及定子3和7)的绕线方向相反。B相绕组也是以同样的原理进行绕制,其中定子4和8为一组,定子2和6为一组。

640-2.jpeg

图2:双极性步进电机的绕组原理图

转子

通常转子上贴有轴向充磁的永磁体。图3所示为转子的结构。

640-3.jpeg

图3:转子结构示意图

图4展示了转子的侧面截面图。

640-4.jpeg

图4:转子侧面截面图

永磁体的磁力线在电机本体内形成闭合。由于磁力线和磁阻效应,即使步进电机在不通电的情况下也有一定的锁定力矩(见图4)。

转子上拥有50个齿,和定子齿轮相对起来,由于这样的齿数和相数结构,它拥有1.8度的步进角度(见图5)。步进角度:电气周期完成90度,步进电机转子前进的机械角度。

640-5.jpeg

图5:1.8°步进角度结构示意图

步进模式

为了方便讲解后续的控制方式,我们将复杂的结构图简化为示意图(见图6)。

640-6.jpeg

图6:双极性步进电机简化示意图

步进电机的定子和转子可以被看作都只有一个齿,这使步进电机的驱动方式不同于其他电机。这种方法叫做双全桥驱动,其中A相绕组接在第一个全桥驱动上, B相绕组接在第二个全桥驱动上(见图7)。

640-7.jpeg

图7:双全桥驱动电路图

双极性步进电机具有三种控制模式:单相步进、整步步进和半步步进(见表1)。

640-4.png

表1:步进模式表

单相步进

当A相和B相按照单相步进的模式依次通电的时候,定子磁场会相应地发生变化,转子也会由于极性吸引而转动。表1中详细描述了A相和B相(AB)的通电顺序和转子的转动位置。

单相步进过程具体包括三个步骤,如下所述:

· 当A通电的时候,驱动电流由Q1流向Q4。此时定子A上端为N,下端在S,转子转到位置8(见图6)。

· 接下来,B相通电,驱动电流由Q5流向Q8。此时定子B左端为S,右端为N,转子转到位置2(见图6)。

· 接下来两个状态原理和上面类似,循环这一通电顺序,转子就开始转动起来。

图8显示了单相步进AB相的电流波形。

640-8.jpeg

图8:单相步进AB相电流波形图

整步步进

与单相步进不同的是,整步步进式AB绕组会同时进行通电。另外还有四个对应的通电方式和转子电气位置,只是其位置空间在电气空间上不同于单相步进。根据整部的通电顺序,转子也能转动起来。图9显示了AB相的整步电流波形。

640-9.jpeg

图9:整步步进AB相电流波形图

半步步进

半步模式将单相步进和整步步进这两种控制方式进行融合,它的电气角度位置更多,电流波形更加细致,转动更加平滑。

图10显示了单相到两相操作的非循环半步模式。这种模式在整步和半步之间交替生成8步序列。

640-10.jpeg

图10:非循环半步模式

结语

本文回顾了双极性步进电机的基本组件(定子和转子),以及三种主要的控制模式:单相步进、整步步进和半步步进。

文章来源于:电子产品世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    电机控制方式有哪些类型;电机是以电磁感应现象为基础实现机械能与电能之间的转换以及变换电能的机械,包括旋转申机和变压器两大类。旋转电机是机电能量转换装置。主要用作发电机 把机械能转变成电能;或作......
    电机控制方式有哪些类型 电机控制系统的组成及其作用;电机控制方式有哪些类型 电机控制方式有多种类型,下面列举了几种常见的电机控制方式: 1. 直接电压控制(Direct Voltage......
    为主。步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系,步进电机控制系统从其控制方式来看,可以分为以下三类:开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。半闭环控制......
    本体结构有关,也和步进电机的控制方式息息相关。 本文将介绍双极性步进电机及其结构和控制模式。 双极性步进电机的基本组件 步进电机属于无刷直流 (BLDC) 电机,它按照等长的步进值逐步转动。而双极性步进电机则是每相都拥有一个绕组的步进电机......
    步进电机的特点有哪些_步进电机控制器编程;  步进电机的特点有哪些   步进电机是一种特殊的电动机,相较于传统的直流电机或交流电机,其具有以下几个特点:   高精度定位:步进电机可以通过控制......
    PLC电机控制有哪些优缺点;PLC(可编程逻辑控制器)是一种现代化的,小型化的计算机控制器,广泛应用于自动化控制领域。PLC电机控制是一种广泛应用的控制方式,它的优缺点、应用等方面都值得探究。一......
    得转子旋转到一个新的位置。通常,步进电机的控制是通过改变电流的方向和大小来实现的,控制电流的方式有两相、三相、四相、五相等不同的方式。   步进电机相比其他类型的电动机,如直流电机和交流电机,在控制......
    度和高扭矩的应用场景,需要采用更复杂的驱动方式和控制算法。   步进电机控制方法   步进电机的控制方法主要有以下几种:   单步控制:单步控制是最基本的控制方式,即每次只控制电机旋转一个步距角度,通过单步控制可以实现较为简单的运动控制......
    。   步进电机的运动控制:在实际控制中,需要根据具体应用场景和控制要求,采用不同的控制方式来控制电机的转速、转向和停止等运动状态。   步进电机的控制原理是通过控制信号、驱动器和相序等因素,实现对电机的精确控制......
    “极对”。步进电机的控制方法可以分为以下两种: (1)脉冲控制方式 此种控制方式使用脉冲信号来控制电机的运动。控制器向电机驱动电路发送特定频率的脉冲信号来控制电机转动的步数和方向。每发......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>