步进电动机驱动系统设计+文献综述(4)
应式步进电机分为转子和定子两部分。定子是由硅钢片叠成的。定子上有 6 个磁极
( 大极 ) ， 每 2 个相对的磁极 (N 、 S 极 ) 组成 1 对 ， 共有 3 对 。 每对磁极都缠有同一
绕组 ， 也即形成一相 ， 这样 3 对磁极有 3 个绕组 ， 形成三相 。 可以得出 ， 四相步进
电机有 4 对磁极、四相绕组，五相步进电机有 5 对磁极、 5 相绕组 依此类推 。
每个磁极得内表面都分布着多个小齿，它们大小相同，间距相同。 电机一旦通电，
在定转子间将产生磁场 ( 磁通量中 ) 当转子与定子错开一定角度产生力 ， 力矩与电机有
效体积 成 正比 ， 电机有效体积越大 ， 励磁安匝数越大 ， 定转子间气隙越小 ， 电机力矩
越大，反之亦然。
2.2 2.2 2.2 2.2 步进电动机的分类 步进电动机的分类 步进电动机的分类 步进电动机的分类
步进电动机的种类很多，从结构特点进行分类，主要类型有反应式 ( 也称为磁阻
式或变磁阻式 ) 步进电动机、永磁式步进电动机和混合式步进电动机 [7]
。文献 [7] 做了
较为详细的介绍。
1 . 反应式步进电动机 ， 定 、 转子均由软磁材料制成 。 定子上有多相绕组 ， 定子磁
极和转子上开有小齿，定、转子铁心可做成单段式或多段式。齿距角可以做得很小 ，
起动和运行频率较高。电动机的内阻尼较小。断电时无定位力矩，需用带电定位 ， 功
率消耗大。
2 . 永磁式步进电动机 ， 定子上有多相绕组 ， 但定子磁极上不开齿 。 转子用永磁体
制成 ， 转子极数与定子每相的极数相同 。 步距角较大 ， 起动和运行频率较低 ， 相数多
为偶数，断电时有定位力矩，控制功率小。
3 . 混合式步进电动机 ， 结构复杂 ， 为永磁式步进电动机和反应式步进电动机的组
合 ， 定子结构与反应式步进电动机相同 ， 转子由位于中部的环形永磁体和位于两端的
无磁性铁心组成 。 环形永磁体轴向充磁 ， 两端的铁心上开有小槽 。 步距角较小 ， 有较
高的起动和运行频率 ， 有定位力矩 ， 兼有反应式步进电动机和永磁式步进电动机的优
点。
2.3 2.3 2.3 2.3 步进电动机的特点 步进电动机的特点 步进电动机的特点 步进电动机的特点
步进电动机的主要特点如下：
1 . 步进电动机的输出角与输入的脉冲个数严格成正比，故控制输入步进电动机
的脉冲个数就能控制位移量 。
2 . 步进电动机的转速与输入的脉冲频率成正比 ， 只要控制脉冲频率就能调节步进
电动机的转速 。
3 . 当停止输入脉冲时，只要文持绕组内电流不变，电动机轴可以保持在某固定
位置上，不需要机械制动装置 。4 . 改变通电相序即可改变电动机转向 。
5 . 步进电动机存在齿间相邻误差，但是不会产生积累误差 。
6 . 步进电动机转动惯量小，启动、停止迅速 。
7 . 步进电动机的缺点是效率低，带负载能力低，调速范围小，最高输入脉冲频
率一般不超过 18kHz 。
2.4 2.4 2.4 2.4 步进电动机的工作方式 步进电动机的工作方式 步进电动机的工作方式 步进电动机的工作方式
步进电动机的工作方式和一般电动机的不同 ， 是采用脉冲控制方式工作的 。 只有
按一定规律对各相绕组轮流通电 ， 步进电动机才能实现转动 。 数控机床采用的功率步
进电动机有三相 、 四相 、 五相和优尔相等 。 工作方式有单 m 拍 ， 双 m 拍 ， 三 m 拍及 2
× m 拍等 ， m 是电动机的相数 。 所谓单 m 拍是指每拍只有一相通电 ， 循环拍数为 m ；
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