1、（论文） 第 1 页 共 88 页 第一章 前言 1.1 步进电机简介 步进电机最早是在 1920 年由英国人所开发。1950 年后期晶体管的发明也逐渐应用 在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进 电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的 机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步 进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性 场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛 应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术
2、的发展，步进电机的需求量与 日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接 用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位 和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信 号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时 间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序， 便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙 磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电
3、机还具 有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器 中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动 机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关 键的作用。 步进电机可以作为一种控制用的特种电机， 利用其没有积累误差(精度为 100%) （论文） 第 2 页 共 88 页 的特点，广泛应用于各种开环控制。 第二章 步进电机工作原理及系统方案论证 2.1 步进电机工作原理 211 步进电机结构 电机转子均匀分布着 40 个小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与 转子齿轴线错开 0、1/3 、2
4、/3 ,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示） ，即 A 与齿 1 相对齐， B 与齿 2 向右错开 1/3 ， C 与齿 3 向右错开 2/3 ， A与齿 5 相对齐， （A就是 A，齿 5 就是齿 1）下面是定子和转子的展开图： 图 2.1 212 步进电机的旋转： 如 A 相通电，B，C 相不通电时，由于磁场作用，齿 1 与 A 对齐， （转子不受任何力 以下均同） 。 （论文） 第 3 页 共 88 页 如 B 相通电，A，C 相不通电时，齿 2 应与 B 对齐，此时转子向右移过 1/3 ，此时 齿 3 与 C 偏移为 1/3 ，齿 4 与 A 偏移（-1/3 ）=2/3 。 如 C 相通电，A，B 相不通电，齿 3 应与 C 对齐，此时转子又向右移过 1/3 ，此时 齿 4 与 A 偏移为 1/3 对齐。 如 A 相通电，B，C 相不通电，齿 4 与 A 对齐，转子又向右移过 1/3 ，这样经过 A、B、C、A 分别通电状态，齿 4（即齿 1 前一齿）移到 A 相，电机转子向右转过一个齿 距，如果不断地按 A，B
