第四章__机电一体化系统的执行元件__控制电动机课件

作业 1、以三相步进电机为例，画简图叙述其基、以三相步进电机为例，画简图叙述其基本工作原理。本工作原理。2、三相步进电机不同通电方式有何特点？、三相步进电机不同通电方式有何特点？3、若若用用单单片片机机控控制制三三相相步步进进电电机机，试试说说明明如何实现三相双三拍通电方式的软环分。如何实现三相双三拍通电方式的软环分。4、直直流流伺伺服服电电动动机机有有何何优优点点？其其结结构构特特点点是什么是什么？5、画出直流伺服电机、画出直流伺服电机PWM双极性控制的双极性控制的T形直流调压驱动电路形直流调压驱动电路，并叙述其基本原理，并叙述其基本原理。作业 1、以三相步进电1 异异步步电电动动机机、直直流流电电动动机机等等都都是是作作为为动动力力使使用的，其主要任务是用的，其主要任务是能量的转换能量的转换。各种控制电机有各自的控制任务：各种控制电机有各自的控制任务：如如:步进电动机步进电动机将将脉冲信号脉冲信号转换为转换为角位移或线位移角位移或线位移。伺服电动机伺服电动机将将电压信号电压信号转换为转换为转矩和转速转矩和转速以驱以驱动控制对象；动控制对象；直线电动机直线电动机是一种将是一种将电能电能直接转换成直接转换成直线运动直线运动机械能机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。，而不需要任何中间转换机构的传动装置。本章介绍的各种本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和控制电机的主要任务是转换和传递控制信号，传递控制信号，能量的转换是次要的。能量的转换是次要的。控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种:步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机和直步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机和直线电动机。线电动机。异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，2概概 述述伺伺伺伺服服服服（随随随随动动动动）系系系系统统统统 ：在在在在机机机机电电电电一一一一体体体体化化化化控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中，输输输输出出出出量量量量能能能能够够够够以以以以一一一一定定定定准准准准确确确确度度度度跟跟跟跟随随随随输输输输入入入入量量量量的的的的变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化的的的的系系系系统统统统。它它它它用用用用来来来来控控控控制制制制被被被被控控控控对对对对象象象象的的的的转转转转角角角角（或或或或位位位位移移移移），使使使使其其其其能能能能自自自自动动动动地地地地、连连连连续续续续地地地地、精精精精确地复现输入指令的变化规律。确地复现输入指令的变化规律。确地复现输入指令的变化规律。确地复现输入指令的变化规律。伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统的的的的基基基基本本本本组组组组成成成成：控控控控制制制制器器器器、功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器、执执执执行行行行机机机机构构构构和和和和检检检检测测测测装置等四大部分，如图装置等四大部分，如图装置等四大部分，如图装置等四大部分，如图5.15.15.15.1所示。所示。所示。所示。图图5.1 伺服系统的组成伺服系统的组成 概 述伺服（随动）系统：在机电一体化控制系统中，输出量能够3伺服系统的种类：伺服系统的种类：伺服系统的种类：伺服系统的种类：按控制方式划分按控制方式划分按控制方式划分按控制方式划分开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环系统，开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环系统，开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环系统，开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环系统，以及由它们组合的复合伺服控制系统。以及由它们组合的复合伺服控制系统。以及由它们组合的复合伺服控制系统。以及由它们组合的复合伺服控制系统。伺服系统的种类：按控制方式划分42 2 2 2）按使用驱动元件划分：）按使用驱动元件划分：）按使用驱动元件划分：）按使用驱动元件划分：步进伺服系统、直流伺服步进伺服系统、直流伺服步进伺服系统、直流伺服步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统、液压伺服系统、气压伺服系统。系统、交流伺服系统、液压伺服系统、气压伺服系统。系统、交流伺服系统、液压伺服系统、气压伺服系统。系统、交流伺服系统、液压伺服系统、气压伺服系统。2）按使用驱动元件划分：步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺服5第四章第四章 机电一体化系统执行元件机电一体化系统执行元件 控制控制第四章 机电一体化系统执行元件 控制6第一节第一节 概概 述述 一、功能：一、功能：执执行行元元件件是是伺伺服服系系统统的的组组成成部部分分，也也是是机机电电一一体体化化系系统统的的重重要要组组成成部部分分，用用来来将将输输入入的的各各种种形形式式的的能能量量转转化化成成机机械械能能，驱驱动动被被控控对对象象工工作作。是是一一种种能能量量变变换换元元件件。处处于于机机电电一一体体化化系系统统的的机机械械运运行行机机构构与与微微电电子控制装置的接点（联接）部位的能量转换元件子控制装置的接点（联接）部位的能量转换元件 机机电电一一体体化化伺伺服服系系统统要要求求执执行行元元件件具具有有转转动动惯惯量量小小，输输出出动动力力大大，便便于于控控制制，可可靠靠性性高高和和安安装装维维护护简简便等特点。便等特点。第一节 概 述 一、功能：7二、执行元件的种类及特点二、执行元件的种类及特点 根据根据使用能量使用能量的不同，的不同，执行元件执行元件主要分为主要分为电磁电磁（气）式（气）式、液压式液压式和和气压式气压式三大类型，如图所示。三大类型，如图所示。二、执行元件的种类及特点8 常用执行元件的种类常用执行元件的种类交流交流(AC)伺服电机伺服电机直流直流(DC)伺服电机伺服电机步进电机步进电机其它电机其它电机双金属片双金属片形状记忆合金形状记忆合金压电原件压电原件其它其它电磁铁及其它电磁铁及其它与材料有关与材料有关气压马达气压马达气缸气缸液压马达液压马达油缸油缸电动机电动机电磁式电磁式液压式液压式气动式气动式执执行行元元件件 常用执行元件的种类交流(AC)伺服电机直流(DC)伺服电机9各种执行元件的特点各种执行元件的特点 1、电气执行元件、电气执行元件 电电气气执执行行元元件件主主要要是是直直流流（DC）伺伺服服电电机机、交交流流（AC）伺伺服服电电机机和和步步进进电电机机。能能实实现现定定位位伺伺服服，响响应应快快，易易于于CPU接接口口，体体积积小小，动动力力大大，无无污污染染。对对这这些些伺伺服服电电机机除除了了要要求求运运转转平平稳稳以以外外，一一般般还还要要求求动动态态性性能能好好，适适合合于于频频繁繁使使用用，便便于于维修等，自动化控制系统中应用广泛。维修等，自动化控制系统中应用广泛。2、液压式执行元件、液压式执行元件 液液压压式式执执行行元元件件主主要要包包括括往往复复运运动动油油缸缸、回回转转油油缸缸、液液压压马马达达等等，其其中中油油缸缸最最为为常常见见。在在同同等等输输出出功功率率的的情情况况下下，液液压压元元件件具具有有重重量量轻轻、快快速速性性好好，运运行行平平稳稳等等特特点点。广广泛泛应应用用于于大大功功率率控控制系统。制系统。各种执行元件的特点 1、电气执行元件103、气压式执行元件、气压式执行元件 气气压压式式执执行行元元件件除除了了用用压压缩缩空空气气作作工工作作介介质质外外，与与液液压压式式执执行行元元件件没没有有区区别别。气气压压驱驱动动虽虽可可得得到到较较大大的的驱驱动动力力、行行程程和和速速度度，但但由由于于空空气气粘粘性性差差且且具具有有可可压压缩缩性性，故故不不能能在在定定位位精精度度要要求求较较高高的的场场合合使使用用，在在中中、小小功功率率化化工工石石油油设设备备（防防爆爆）、机机械械工工业业生生产产自动化上应用较多。自动化上应用较多。3、气压式执行元件11第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件12第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件13三、对伺服控制电动机的基本要求三、对伺服控制电动机的基本要求（2 2）快速性好快速性好 加速度大、响应特性好。加速度大、响应特性好。（3 3）位置控制与速度控制精度高位置控制与速度控制精度高、调速范围大、调速范围大、低速平稳性好、分辨率高以及振动噪音小。低速平稳性好、分辨率高以及振动噪音小。（4 4）能适应频繁启动能适应频繁启动，可靠性高、寿命长。，可靠性高、寿命长。（5 5）易于与计算机接口易于与计算机接口，实现计算机控制。，实现计算机控制。为为实实现现运运动动、功功率率/能能量量、控控制制运运动动方方式式的的转转换换，对伺服控制电动机提出了一些基本要求对伺服控制电动机提出了一些基本要求。（1 1）惯性小、功率大）惯性小、功率大三、对伺服控制电动机的基本要求（2）快速性好 加速度大、响14直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器线圈线圈U+NS电刷换向片II15直流与交流伺服电动机熟悉直流电机的工作原理熟悉直流电机的工作原理直流电源电刷换向器线圈U+NS电刷换向片II15直流与交流15直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理IUSbNadc 当当直流电源接通直流电源接通后，后，电流电流从从电源正极电源正极经经电刷电刷A和和换向片换向片进进入位于入位于N极区极区的的电枢电枢线圈边线圈边ab，再从位，再从位于于S极区的线圈边极区的线圈边cd流出流出，最后，最后经另经另电刷电刷换向片换向片IffTn一个换向片一个换向片和和电刷电刷B流到流到电源负极电源负极，如图所示。，如图所示。线圈线圈ab和和cd作为载流导体要受到作为载流导体要受到磁场力（安培力）的作用磁场力（安培力）的作用，力力的方向的方向可用可用左手定则判定左手定则判定。可用判定出，。可用判定出，ab受到受到向左向左的力的力f，cd受到受到向右的力向右的力f，这两个力，这两个力对转轴对转轴形成形成逆时针逆时针方向力矩方向力矩，线圈线圈被驱动被驱动沿逆时针方向转动沿逆时针方向转动。因此，。因此，电枢电枢逆时针方向旋转逆时针方向旋转。BA直流电机的基本工作原理IUSbNadc 当直流电16直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理 当当电枢转动电枢转动180以以后后，线圈，线圈边边ab和和cd位置位置如图所示如图所示，而，而换向器也换向器也与线圈同时转动与线圈同时转动，从而，从而保证了两磁极间的保证了两磁极间的线圈线圈边中电流的方向总是不边中电流的方向总是不变变，这也就，这也就保证了线保证了线IUScNdab电刷电刷换向片换向片IffTnBA圈所受电磁力矩的方向不变圈所受电磁力矩的方向不变，电枢电枢将沿着将沿着逆时针方向继逆时针方向继续旋转下去续旋转下去，就是说，不管，就是说，不管ab边还是边还是cd边边，哪条边，哪条边转到转到上半部位上半部位（靠近（靠近N极），哪条边就将极），哪条边就将受到向左的力受到向左的力；哪；哪条边条边转到下半部位转到下半部位（靠近（靠近S极），哪条边就将极），哪条边就将受到向右的受到向右的力力，因而，因而整个线圈所受力矩的方向始终不变整个线圈所受力矩的方向始终不变。直流电机的基本工作原理 当电枢转动180以后17 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理 换向片换向片电刷电刷 直流电动机的工作原理 换向片电刷18直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理 通过上述分析可知，通过上述分析可知，换向器换向器的作用是的作用是保证保证当直当直流电动机流电动机电枢上的导体电枢上的导体从从一个磁极一个磁极转到转到另一个磁极另一个磁极下的时候，下的时候，导体内的电流导体内的电流也也能及时换向能及时换向，从而保证，从而保证电枢的电磁转矩方向不变电枢的电磁转矩方向不变，使，使电动机转向不变电动机转向不变。换向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的直流电，以保直流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。变。IUScNdab电刷电刷换向片换向片IffBA直流电机的基本工作原理 通过上述分析可知，换向19第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件20第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件21第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件22第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件23第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件24第四节第四节 步进电动机步进电动机 一、步进电动机的特点一、步进电动机的特点 步步进进电电动动机机又又称称脉脉冲冲电电动动机机。它它是是将将电电脉脉冲冲信信号号转转换换成成机机械械角角位位移移的的执执行行元元件件。其其输输入入一一个个电电脉脉冲冲就就转转动动一一步步，即即每每当当电电动动机机绕绕组组接接受受一一个个电电脉脉冲冲，转转子子就就转转过过一一个个相相应应的的步步距距角角。转转子子角角位位移移的的大大小小及及转转速速分分别别与与输输入入的的电电脉脉冲冲数数及及频频率率成成正正比比，并并在在时时间间上上与与输输入入脉脉冲冲同同步步，只只要要控控制制输输入入电电脉脉冲冲的的数数量量、频频率率以以及及电电动动机机绕绕组组通通电电相相序序即即可可获获得得所所需需的的转转角、转速及转向、很容易用微机实现数字控制。角、转速及转向、很容易用微机实现数字控制。第四节 步进电动机 一、步进电动机的特点25 一、概述一、概述 1 1、步进电动机简介、步进电动机简介 步步进进电电动动机机是是一一种种将将电电脉脉冲冲信信号号角角位位移移的的执执行行元元 件件,其特点如下：其特点如下：（1 1）步进电动机）步进电动机定子绕组的通电定子绕组的通电状态每改变一次，它状态每改变一次，它 的转子便转过一个确定的角度，即的转子便转过一个确定的角度，即步距角步距角。（2 2）改变步进电动机）改变步进电动机定子绕组的通电顺序定子绕组的通电顺序，转子的，转子的旋旋 转方向转方向随之改变。随之改变。（3 3）步进电动机步进电动机定子绕组定子绕组通电状态的改变速度越快，通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率频率 越高，转子的越高，转子的转速转速越高。越高。（4 4）角位移量与）角位移量与电脉冲数电脉冲数成正比。成正比。一、概述 26第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件272 2、步进电机的、步进电机的独特优点独特优点 （1 1）控控制制性性能能好好，起起动动、停停止止、换换向向及及其其它它任任何运动形式的改变，可在若干个脉冲内完成。何运动形式的改变，可在若干个脉冲内完成。（2 2）步步距距角角不不易易受受各各种种干干扰扰因因素素的的影影响响，抗抗干干扰能力强。扰能力强。（3 3）误误差差不不长长期期积积累累，电电机机每每转转动动一一步步距距角角，尽尽管管存存在在一一定定的的转转角角误误差差，但但电电机机转转动动360360时时，转转角累计误差将归零。角累计误差将归零。（4 4）具具有有自自锁锁能能力力，一一旦旦停停止止输输入入脉脉冲冲，只只要要维持绕组通电维持绕组通电，即，即可保持其固定位置可保持其固定位置。（5 5）易于实现与计算机的接口。）易于实现与计算机的接口。2、步进电机的独特优点 （1）控制性能好，起动、停止、换28基本结构基本结构14 23(1)(1)定子定子上有上有6个齿个齿，其上分别缠有其上分别缠有U、V、W三相绕组三相绕组，构成构成三对磁极三对磁极；(2)转子转子上则上则均匀分均匀分布着布着4个齿个齿。U1U2V1V2W2W1定子定子转子转子 步进电动机采用步进电动机采用直流电源供电直流电源供电。当。当U、V、W三相绕组轮流通电三相绕组轮流通电时，时，通过电磁力的吸引通过电磁力的吸引，步进，步进电动机电动机转子一步一步地旋转转子一步一步地旋转。基本结构1定子上有6个齿，其上分别缠有U、V、W三相绕组，构29二、步进电动机的结构与工作原理二、步进电动机的结构与工作原理 1 1、结构组成、结构组成 主主要要由由定定子子和和转转子子构构成成，定定子子包包括括定定子子铁铁芯芯和和定定子子绕绕组组。定定子子铁铁芯芯由由硅硅钢钢片片叠叠压压而而成成，定定子子绕绕组组绕绕在在定定子子铁铁芯芯6 6个个均均匀匀分分布布的的磁磁极极上上，在在直直径径方方向向上上相相对对的的两两个个磁磁极极上上的的线线圈圈串串联联在在一一起起，构构成成一一相相控控制制绕绕组组。图图示示的的步步进进电电动动机机构构成成U、V、W三三相相控控制制绕绕组组，故故称称三三相相步步进进电电动动机机。转转子子用用硅硅钢钢片片叠叠成成或或用用软软磁磁性性材材料料做做成成凸凸极极结结构构，转转子子上上无无绕绕组组反反应应式式步步进进电电机机；若若为为永永久久磁磁铁铁永磁式永磁式步进电机。步进电机。二、步进电动机的结构与工作原理 1、结构组成302 2、工作原理工作原理 当当通通电电顺顺序序为为UVWU时时，假假设设U相相绕绕组组首首先先通通电电，气气隙隙中中产产生生一一个个沿沿U1U2轴轴线线方方向向的的磁磁场场，由由于于磁磁通通总总是是沿沿着着磁磁阻阻最最小小的的路路径径闭闭合合，于于是是产产生生磁磁拉拉力力使使转转子子1、3两两齿齿与与U相相绕绕组组轴轴线线U1U2对对齐齐；然然后后U相相断断电电，V相相通通电电，气气隙隙中中产产生生一一个个沿沿V1V2轴轴线线方方向向的的磁磁场场，产产生生磁磁拉拉力力使使转转子子2、4两两齿齿与与V相相绕绕组组轴轴线线V1V2对对齐齐；这这时时转转子子顺顺时时针针转转了了30。随随后后V相相断断电电，W相相通通电电，根根据据同同样样的的道道理理，转转子子又又顺顺时时针针转转了了30。若若再再U相相通通电电，W相相断断电电，那那么么转转子子再再顺顺时时针针转转30。定定子子各各相相轮轮流流通通电电一一次次，转转子子转转一一个个齿齿（或或一一个个磁磁极极）。步步进进电电动动机机定定子子绕绕组组按按UVWUVWU依依次次轮轮流流通通电电，步步进进电电动机动机转子就一步步地按顺时针方向旋转。转子就一步步地按顺时针方向旋转。2、工作原理 当通电顺序为UVWU时，假设U相绕组首3114 2314 2314 2314 23U1U2V1V2W2W1三相单三拍运行（三相单三拍运行（每次切换前后每次切换前后只有一相绕组通电只有一相绕组通电，其余绕组断电）其余绕组断电）通电顺序：通电顺序：U 相相V 相相W 相相U 相。相。U 相通电相通电 14 23U1U2V1V2W2W114 23 V 相通电相通电 U1U2V1V2W2W1 W 相通电相通电 14 2314 23一步一步两步两步三步三步 对于对于定子定子为为N相相、转子转子有有z个齿个齿的步进电机，的步进电机，转子每转一周转子每转一周所需的步数为所需的步数为Nz步步。1111U1U2V1V2W2W1三相单三拍运行（每次切换前后32 转子顺时针转子顺时针旋转一步旋转一步所所对应的角度对应的角度称为称为步距角步距角 30。电流换接三次，磁场旋转一周，转子转过一个磁距电流换接三次，磁场旋转一周，转子转过一个磁距的位置的位置，一个磁距所对应的角度一个磁距所对应的角度称为称为齿距角齿距角（4个齿，个齿，90度）。若要反向，通电顺序为：度）。若要反向，通电顺序为：UWVU2、工作原理工作原理 转子顺时针旋转一步所对应的角度称为步距角 33通通电电顺顺序序为为：UWVU称称为为三三相相单单三三拍拍运行。运行。单：单：是指每次只有一相定子的绕组通电；是指每次只有一相定子的绕组通电；“一拍一拍”：从定子的从定子的一相绕组通电一相绕组通电换接到换接到另一相绕另一相绕组通电组通电。每一拍每一拍转子转过转子转过一个步距角一个步距角。“三拍三拍”：是指是指一个循环周期一个循环周期只换接了只换接了三次三次。如如UWV 步步进进电电动动机机三三相相单单三三拍拍运运行行时时，由由于于切切换换时时在在一一相相绕绕组组断断电电而而另另一一相相绕绕组组通通电电的的交交替替时时刻刻容容易易造造成成转转子子失失步步，由由单单一一绕绕组组通通电电吸吸引引转转子子也也容容易易造造成成转转子子在在平平衡衡位位置置附附近近产产生生振振动动，故故运运行行稳稳定定性性差差，所所以以实实际际中很少应用中很少应用三相单三拍方式三相单三拍方式。2、工作原理工作原理通电顺序为：UWVU称为三相单三拍运行。34三相双三拍运行（三相双三拍运行（每次切换前后每次切换前后有两相绕组通电有两相绕组通电）通电顺序：通电顺序：UV 相相VW 相相WU 相相。14 23U1U2V1V2W2W1 UV 相通电相通电 14 2314 23U1U2V1V2W2W1 VW 相通电相通电 14 2314 23U1U2V1V2W2W1 WU 相通电相通电 14 23 步距角：步距角：=30特点：力矩较大，定位精度高而不易失步特点：力矩较大，定位精度高而不易失步。转子每转一周转子每转一周所需的步数也为所需的步数也为Nz步步。14 2314 23三相双三拍运行（每次切换前后有两相绕组通电）通电顺序：U35(3)三相单双六拍运行（三相单双六拍运行（单、双相通电单、双相通电交替出现）交替出现）通电顺序：通电顺序：UUV VVW W WU U。14 23U1U2V1V2W2W1114 23U1U2V1V2W2W1214 23U1U2V1V2W2W1314 23U1U2V1V2W2W1414 23U1U2V1V2W2W1514 23U1U2V1V2W2W1614 23步距角：步距角：=15 步进电动机的转子每转一周所需的步数也为步进电动机的转子每转一周所需的步数也为2Nz步。步。(3)三相单双六拍运行（单、双相通电交替出现）通电顺序：36 3、小步距角步进电机小步距角步进电机 以以上上讨讨论论的的步步进进电电动动机机其其步步距距角角都都比比较较大大，往往往往不不能能满满足足传传动动设设备备对对精精度度的的要要求求。为为了了减减小小步步距距角角，实实际际应应用用中中的的步步进进电电动动机机通通常常将将定定子子的的每每一一个个磁磁极极分分成成许许多多小小齿齿，转转子子也也由由许许多多小齿组成小齿组成。且定子。且定子U2U1W2W1V1V2和和转转子子的的齿齿宽宽、齿齿距距相相等等。当当U相相定定子子小小齿齿与与转转子子小小齿齿对对正正时时，V相相和和W相相定定子子上上的的齿齿则则处处于于错错开开状状态态，如如图图所所示示，是是一一种种小小步步距距角角结结构构形形式式的的三三相相反反应应式式步进电动机。步进电动机。3、小步距角步进电机 以上讨论的步进电动机37 3、小步距小步距角步进电机角步进电机 3、小步距角步进电机38 3、小步距角步进电机、小步距角步进电机小步距角步进电机定子、转子展开图小步距角步进电机定子、转子展开图 3、小步距角步进电机小步距角步进电机定子、转子展开图39 通通电电方方式式不不仅仅影影响响步步进进电电动动机机的的矩矩频频特特性性，对对步步距距角角也也有有影影响响。一一个个N相相（即即步步进进电电动动机机运运行行的的拍拍数数）步步进进电电动动机机，如如其其转转子子上上有有z个个小小齿齿，则则其其步距角可通过下式计算：步距角可通过下式计算：式式中中，k是是通通电电方方式式系系数数。当当采采用用单单相相或或双双相相通通电电方方式式时时，k1；当当采采用用单单双双相相轮轮流流通通电电方方式式时时，k2。可可见见，采用单双相轮流通电方式还可使步距角减小一半。采用单双相轮流通电方式还可使步距角减小一半。例如，若例如，若z=40，三相单（双）三拍通电方式：，三相单（双）三拍通电方式：=3；三相六拍通电方式：三相六拍通电方式：=1.5 步步进进电电机机的的步步距距角角决决定定了了系系统统的的最最小小位位移移，步步距距角角越小，位移的控制精度越高。越小，位移的控制精度越高。通电方式不仅影响步进电动机的矩频特性，对步40电子电路中的信号电子电路中的信号模拟信号模拟信号数字信号（脉冲信号）数字信号（脉冲信号）时间上连续变化的时间上连续变化的时间和幅度都是跳变的时间和幅度都是跳变的处理此类信号的处理此类信号的电路电路模拟电路模拟电路（如如整整整整流电路、放大电路等流电路、放大电路等流电路、放大电路等流电路、放大电路等）处理此类信号的处理此类信号的电路电路数字电路数字电路（TTL,COMS等）等）特点特点：注重电路的输入、注重电路的输入、输出大小、相位关系输出大小、相位关系特点特点：注重电路的输入、输注重电路的输入、输出的逻辑关系出的逻辑关系电子电路中的信号模拟信号数字信号（脉冲信号）时间上连续变化的41脉冲信号的波形及参数脉冲信号的波形及参数 在数字电路中，在数字电路中，信号（电压和电流）是脉冲的信号（电压和电流）是脉冲的信号（电压和电流）是脉冲的信号（电压和电流）是脉冲的。脉脉冲是一种冲是一种跃变跃变信号信号,并且并且持续时间短暂持续时间短暂。矩形波矩形波尖顶波尖顶波最常见的最常见的最常见的最常见的脉冲波形脉冲波形脉冲波形脉冲波形脉冲信号的波形及参数 在数字电路中，信号（电压和电流）42脉冲周期脉冲周期T:T:相邻两个上升沿（或下降沿）的脉冲幅度的相邻两个上升沿（或下降沿）的脉冲幅度的1010两点之间的时间间隔。两点之间的时间间隔。脉冲频率脉冲频率f:f:单位时间的脉冲数，单位时间的脉冲数，f=1/Tf=1/T脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度 A A脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r 脉冲周期脉冲周期脉冲周期脉冲周期 T T脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f 脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度 t tp p 脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波脉冲周期T:相邻两个上升沿（或下降沿）的脉冲幅度的10两点43正脉冲正脉冲负脉冲负脉冲脉冲信号变化后的电脉冲信号变化后的电平值比初始电平值高平值比初始电平值高脉冲信号变化后的电脉冲信号变化后的电平值比初始电平值低平值比初始电平值低返回目录返回目录 脉冲信号的脉冲信号的逻逻 辑状态辑状态高电平高电平 用用1 1 表示表示低电平低电平 用用0 0 表示表示正脉冲负脉冲脉冲信号变化后的电平值比初始电平值高脉冲信号变化44步进电动机转子转速的计算：步进电动机转子转速的计算：如果脉冲的频率为如果脉冲的频率为 f Hz，的单位为度，的单位为度，则转速（则转速（r/min)为：为：一个步距角一个步距角脉冲频率为脉冲频率为 fN定子绕组的定子绕组的相数相数（即步进电动机运行的（即步进电动机运行的拍数），拍数），N也表示输入的脉冲数目。也表示输入的脉冲数目。步进电动机转子转速的计算：如果脉冲的频率为 45 控制输入给步进电机的控制输入给步进电机的脉冲数目脉冲数目N可可以控制以控制步进电机的角位移步进电机的角位移。结论结论 控制输入给步进电机的控制输入给步进电机的脉冲的频率脉冲的频率可以可以控制控制步进电机的转速步进电机的转速。控制步进电机控制步进电机定子绕组的通电顺序定子绕组的通电顺序可以可以控制步进电机的控制步进电机的转动方向转动方向。n=60 fz NN 控制输入给步进电机的脉冲数目N可以控制步进电机的角位移46四、步进电机的主要性能指标四、步进电机的主要性能指标 1 1、步距角、步距角 指指每每给给一一个个脉脉冲冲，步步进进电电机机转转子子所所应应转转过过的的角度的理论值角度的理论值。同同一一台台步步进进电电动动机机，因因通通电电方方式式不不同同，运运行行时步距角也是不同的。时步距角也是不同的。步步距距角角的的确确定定：若若通通电电方方式式和和系系统统的的传传动动比比i已初步确定，则已初步确定，则b应满足：应满足：i max式式中中max为为负负载载轴轴要要求求的的最最小小位位移移增增量量（或或脉脉冲冲当当量量，即每一个脉冲所对应的负载轴的位移增量）。，即每一个脉冲所对应的负载轴的位移增量）。四、步进电机的主要性能指标 1、步距角 47 2 2、静态特性、静态特性 指指步步进进电电机机在在稳稳态态工工作作条条件件下下的的特特性性，包包括括：矩矩角特性角特性、静转矩静转矩及及静态稳定特性静态稳定特性等。等。当当转转子子带带有有负负载载力力矩矩通通电电时时，转转子子就就不不再再能能和和定定子子上上的的某某极极对对齐齐，而而是是相相差差一一定定的的角角度度，该该角角度度所所形形成成的的电电磁磁转转矩矩正正好好和和负负载载力力矩矩相相平平衡衡。这这个个角角度度称为称为失调角失调角。步进电动机所能带的步进电动机所能带的静转矩静转矩是受到限制的，是受到限制的，最大最大静转矩静转矩表示步进电机的承受载荷的能力。表示步进电机的承受载荷的能力。2、静态特性48单相通电时的矩角特性单相通电时的矩角特性静态稳定区静态稳定区T eTjmax-/2/2 0最大静态转矩最大静态转矩静态转矩越大，静态误差就越小静态转矩越大，静态误差就越小单相通电时的矩角特性静态稳定区TeTjmax-/2493 3、动态特性参数、动态特性参数 主主要要指指动动态态稳稳定定区区、启启动动转转矩矩、矩矩频频特特性性、惯频特性惯频特性等。等。最最高高连连续续运运转转频频率率fmax步步进进电电机机连连续续运运转转时时所所能能接接受受的的最最高高控控制制频频率率fmax，称称最最高高连连续续运运转频率。转频率。矩矩频频特特性性步步进进电电机机连连续续运运转转转转矩矩随随频频率率的增加而降低的特性，称为矩频特性。的增加而降低的特性，称为矩频特性。原因分析：原因分析：定子绕组本身为一感性负载；定子绕组本身为一感性负载；f 增增大大，磁磁通通量量的的变变化化加加剧剧，铁铁芯芯的的涡涡流流损失加大。损失加大。3、动态特性参数50启动频率：启动频率：我们我们把不失步启动的最高脉冲频率把不失步启动的最高脉冲频率称为称为启动频率启动频率，也称突跳频率，是步进电动机的一项，也称突跳频率，是步进电动机的一项重要性能指标。重要性能指标。失步：转子前进的步数不等于输入的脉冲数，包括失步：转子前进的步数不等于输入的脉冲数，包括丢步和越步两种情况。丢步和越步两种情况。运行频率：运行频率：是指步进电动机起动后，当控制脉冲频是指步进电动机起动后，当控制脉冲频率连续上升时，步进电动机率连续上升时，步进电动机能不失步的最高频率。能不失步的最高频率。启动频率和运行频率启动频率和运行频率启动频率：我们把不失步启动的最高脉冲频率称为启动频率，也称突51启动矩频特性启动矩频特性 当伺服系统要求步进电动机的当伺服系统要求步进电动机的运行频率高于最大运行频率高于最大允许启动率时允许启动率时，可先，可先按较低的频率启动按较低的频率启动，然后按一定然后按一定规律逐渐加速到运行频率。图给出了规律逐渐加速到运行频率。图给出了90BF002型步进型步进电动机的启动矩频特性曲线。由图可见，电动机的启动矩频特性曲线。由图可见，负载转矩越负载转矩越大，大，所允许的最大启动频率越小。所允许的最大启动频率越小。启动矩频特性 当伺服系统要求步进电动机的运52运行矩频特性运行矩频特性 空空载载启启动动频频率率在在空空载载状状态态下下，步步进进电电机机能能够够不不失失步步启启动动的的最最高高脉脉冲冲频频率率称称为为空空载载启启动动频频率率，也也称称突跳频率，是步进电动机的一项重要性能指标。突跳频率，是步进电动机的一项重要性能指标。图图是是90BF002型型步步进进电电动动机的运行矩频特性曲线。机的运行矩频特性曲线。运行矩频特性 空载启动频率在空载状态下，步进电机53图图 不同通电方式时的矩频特性不同通电方式时的矩频特性 右图是某三右图是某三相反应式步进电相反应式步进电动机在动机在不同通电不同通电方式下工作时方式下工作时的的矩频特性曲线。矩频特性曲线。显然，采用显然，采用单双单双相轮流通电方式相轮流通电方式可使步进电动机可使步进电动机在各种工作频率在各种工作频率下都具有较大的下都具有较大的负载能力负载能力。图 不同通电方式时的矩频特性 右图是某三54五、步进电机的控制与驱动五、步进电机的控制与驱动 步步进进电电动动机机的的定定子子绕绕组组通通断断电电次次数数和和各各相相通通电电顺顺序序决决定定了了输输出出角角位位移移和和运运动动方方向向，控控制制脉脉冲冲分分配配频频率率可可实实现现步步进进电电动动机机的的速速度度控控制制。因因此此，步步进进电电机机控控制制系系统统一一般般采采用用开开环环控控制制方方式式。图图示示为为开开环环步步进进电电动动机机控控制制系系统统框框图图，系系统统主主要要由由环环形分配器形分配器、功率驱动器功率驱动器、步进电动机步进电动机等组成。等组成。环形分环形分配器配器功率驱功率驱动器动器步进电步进电动机动机负负载载指令指令脉冲脉冲输出输出驱动电源驱动电源五、步进电机的控制与驱动 步进电动机的定子绕组通断电55 驱动电源将驱动电源将变频信号源变频信号源送来的送来的脉冲信号脉冲信号及及方向方向信号信号按照要求的配电方式自动地循环供给给步进电按照要求的配电方式自动地循环供给给步进电动机的动机的定子的各相绕组定子的各相绕组，以，以驱动步进电动机的转子驱动步进电动机的转子正反向转动正反向转动。驱动电源将变频信号源送来的脉冲信号及方向信号按56 1、环形脉冲分配器环形脉冲分配器 定定义义：步步进进电电机机的的各各相相绕绕组组必必须须按按照照一一定定的的顺顺序序通通电电才才能能正正常常工工作作，这这种种使使电电机机绕绕组组的的通通电电方方式式按按一定规律变化的电子部件一定规律变化的电子部件称为称为环形脉冲分配器环形脉冲分配器。实现实现环形分配的方法环形分配的方法有两种有两种。(1)(1)软软环环分分：即即计计算算机机软软件件分分配配，采采用用查查表表或或计计算算的的方方法法进进行行脉脉冲冲分分配配。这这种种方方法法能能充充分分利利用用计计算算机机软软件件资资源源，减减少少硬硬件件成成本本，尤尤其其是是多多相相电电动动机机的的脉脉冲冲分分配配更更能能显显示示出出这这种种分分配配方方法法的的优优点点。但但由由于于软软件件运运行行会会占占用用计计算算机机的的运运行行时时间间，因因而而会会使使插插补补运运算算的的总总时时间增加，从而间增加，从而影响步进电动机的运行速度影响步进电动机的运行速度。1、环形脉冲分配器57采用计算机软件利用查表程序来实现采用计算机软件利用查表程序来实现01H1006A05H1015CA04H0014C06H0113BC02H0102B03H1101AB反反01H1000A正正转向转向代码代码ABC脉冲脉冲通电状态通电状态转向转向通过读取数据的顺序可控制电动机的转向；通过读取数据的顺序可控制电动机的转向；通过控制脉冲的频率可控制电动机的转速。通过控制脉冲的频率可控制电动机的转速。采用计算机软件利用查表程序来实现01H1006A05H10158软件环分驱动控制软件环分驱动控制 对对于于三三相相六六拍拍环环形形分分配配器器，每每当当接接收收到到一一个个进进给给脉脉冲冲指指令令，环环形形分分配配器器软软件件根根据据下下表表所所示示真真值值表表，按按顺顺序序及及方方向向控控制制输输出出接接口口将将A、B、C的的值值输出即可。输出即可。CNC装置装置电源电源A相驱动相驱动B相驱动相驱动C相驱动相驱动CBAM软件环分驱动控制 对于三相六拍环形分配59 （2 2）硬件环形分配硬件环形分配 采采用用数数字字电电路路搭搭建建或或专专用用的的环环形形分分配配器器件件将将连续的脉冲信号连续的脉冲信号经电路处理后输出经电路处理后输出环形脉冲环形脉冲。采采用用数数字字电电路路搭搭建建的的环环形形分分配配器器通通常常由由分分立立元元件件（如如触触发发器器、逻逻辑辑门门等等）构构成成，特特点点是是体体积积大大，成成本本高高，可可靠靠性性差差。专专用用的的环环形形分分配配器器目目前前市市面面上上有有很很多多种种，如如CMOS电电路路CH250即即为为三三相相步步进进电电动动机机的的专专用用环环形形分分配配器器；L297和和PMM8714为为两两相相绕绕组组环环分分器器；PMM8713为为五五相绕组电机环分器等。相绕组电机环分器等。（2）硬件环形分配60图4-39 双三拍环形分配器的原理图 硬件环行分配器硬件环行分配器的基本构成的基本构成是触发器是触发器。因为步进电机有。因为步进电机有几几相就需要几个序列脉冲相就需要几个序列脉冲，所以步进电机，所以步进电机有几相有几相，就，就要设置几个要设置几个触发器触发器。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用来控制。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用来控制步进电机步进电机某相定子绕组某相定子绕组的通、断电的通、断电。图4-39 双三拍环形分配器的原理图 硬件环行61 环形分配器环形分配器CH250引脚图引脚图(a)引脚功能；引脚功能；(b)三相六拍线路图三相六拍线路图 环形分配器CH250引脚图62 2 2、功率驱动（放大）器、功率驱动（放大）器 功功率率放放大大器器实实际际上上是是一一个个功功率率开开关关电电路路，其其功功能能是是将将环环形形分分配配器器输输出出的的mA级级的的弱弱信信号号进进行行功功率率放放大大，得得到到控控制制绕绕组组所所需需要要的的脉脉冲冲电电流流及及所所需需的的脉脉冲波形。冲波形。驱动电路的分类：驱动电路的分类：按按采采用用的的功功率率元元件件分分：晶晶闸闸管管和和晶晶体体管管功功率率驱驱动器。动器。按驱动形式分：按驱动形式分：电压型：电压型：单电压型单电压型、双电压型（高低压型）、双电压型（高低压型）电流型：恒流驱动、斩波驱动电流型：恒流驱动、斩波驱动 2、功率驱动（放大）器63六、步进电机的微机控制六、步进电机的微机控制分为串行控制和并行控制。分为串行控制和并行控制。n 串行控制：连线少，需要环形分配器；串行控制：连线少，需要环形分配器；n 并行控制：连线多，不需要环形分配器；并行控制：连线多，不需要环形分配器；六、步进电机的微机控制分为串行控制和并行控制。串行控制：连64第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件65第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件66第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件67第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件68第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件69第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件70第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件71第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件72第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件73第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件74第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件75第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件76第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件77第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件78第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件79第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件80第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件81第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件82第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件83第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件84第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件85调速方式调速方式直流伺服电机的机械特性方程为：直流伺服电机的机械特性方程为：式中，式中，一电枢控制电压；一电枢控制电压；一电枢回路电一电枢回路电阻；阻；每极磁通；每极磁通；、分别为电动机的分别为电动机的结构常数。结构常数。二、伺服电机及其控制二、伺服电机及其控制调速方式二、伺服电机及其控制86第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件87第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件88光电隔离技术光电隔离技术为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端的电源也必须是独立的。的电源也必须是独立的。图3-14 带光电隔离的输出接口 光电隔离技术图3-14 带光电隔离的输出接口 89第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件90第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件913 继电器输出接口继电器输出接口 1触点式继电器的控制触点式继电器的控制当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当线圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。线圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。图3-15 继电器接口电路 3 继电器输出接口 图3-15 继电器接口电路 923.4 开关量输出接口技术 实际选用继电器时应考虑下列因素：实际选用继电器时应考虑下列因素：继电器额定工作电压（或电流）；继电器额定工作电压（或电流）；触点负荷；触点负荷；触点的数量或种类（动断或动通）；触点的数量或种类（动断或动通）；继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或释放时间等。释放时间等。2固态继电器的输出接口固态继电器的输出接口 固态继电器（固态继电器（Solid State Relay，SSR），它是用晶），它是用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光电体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光电隔离器作为前级构成一个整体。隔离器作为前级构成一个整体。3.4 开关量输出接口技术 实际选用继电器时应考虑下列93固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。动和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。图3-16 直流型SSR的电路原理图 固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动和回跳、开关速94 步进电机的A、B、C三相，每相由一个直流型SSR控制，可分别由8255的端口PA0PA2来控制。图3-17 三相步进电机控制电路原理图 步进电机的A、B、C三相，每相由一个直流型SSR控制，可分954.大功率输出接口大功率输出接口 场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，响应速度快，体积较小，价格便宜。所响应速度快，体积较小，价格便宜。所以在计算机开关量输出控制中也常作为以在计算机开关量输出控制中也常作为开关元件使用。开关元件使用。图图3-18 大功率场效应管的表示符号大功率场效应管的表示符号 G为控制栅极，为控制栅极，D为漏极，为漏极，S为为源极，源极，G为高电平时，源极与漏为高电平时，源极与漏极导通，允许电流通过；否则，极导通，允许电流通过；否则，场效应管关断场效应管关断4.大功率输出接口 图3-18 大功率场效应管的表示符号96图图3-19 采采用大功率用大功率场效应管场效应管的步进电的步进电机控制电机控制电路原理图路原理图 图3-19 采用大功率场效应管的步进电机控制电路原理图 97第四章_机电一体化系统的执行元件_控制电动机课件98脉脉脉脉宽宽宽宽调调调调制制制制（Pulse Pulse Width Width ModulationModulation）简简简简称称称称PWMPWM技技技技术术术术，是是是是利利利利用用用用电电电电力力力力电电电电子子子子开开开开关关关关器器器器件件件件的的的的导导导导通通通通与与与与关关关关断断断断，将将将将直直直直流流流流电电电电压压压压变变变变成成成成连连连连续续续续的的的的电电电电压压压压脉脉脉脉冲冲冲冲列列列列，并并并并通通通通过过过过控控控控制制制制脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度或或或或周周周周期期期期达达达达到到到到变变变变压压压压的的的的目目目目的的的的，也也也也可可可可以以以以通通通通过过过过控控控控制制制制脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度和和和和脉脉脉脉冲列的周期达到变压变频冲列的周期达到变压变频冲列的周期达到变压变频冲列的周期达到变压变频的目的。的目的。的目的。的目的。采采用用的的电电力力电电子子器器件件：全全控控式式晶晶体体管管，如如电电力力晶晶体体管管（GTR）、可可关关断断晶晶体体管管（GTO）、绝绝缘缘双双极极晶晶体体管管（IGBT）脉宽调制（Pulse Width Modulation）简称99（3）脉宽调制器）脉宽调制器PWM变变换换器器只只对对已已有有的的脉脉宽宽可可调调脉脉冲冲电电压压信信号号Ub进进行行功功率率放放大大，而而给给PWM变变换换器器的的电电力力晶晶体体管管CTR提提供供脉脉冲冲电电压信号的就是脉宽调制器。压信号的就是脉宽调制器。脉脉宽宽调调制制器器是是一一种种电电压压脉脉宽宽变变换换装装置置，原原理理如如图图所所示示。电电压压-脉脉宽宽变变换换器器的的基基本本电电路路见见p:149-152p:149-152。下下面面分分析析以以锯锯齿波作调制信号的另一种脉宽调制器电路。齿波作调制信号的另一种脉宽调制器电路。（3）脉宽调制器100三、脉宽调制功率变换技术三、脉宽调制功率变换技术三、脉宽调制功率变换技术101在在ur+uc过零交点时刻控制过零交点时刻控制IGBT的通断的通断。直流信号调制直流信号调制直流信号调制直流信号调制 ur+ucurucururucuc Uv ur+uc ur+uc Uv Uv在ur+uc过零交点时刻控制IGBT的通断。直流信号调制 1023脉宽调速脉宽调速PWM系统的设计系统的设计当开关当开关S1、S4闭合时，电动机全速正转；闭合时，电动机全速正转；当开关当开关S2、S3闭合时，电动机全速反转；闭合时，电动机全速反转；当当S2、S4（或者（或者S1、S3）闭合时，电动机绕组被）闭合时，电动机绕组被短路，电动机处于刹车状态；短路，电动机处于刹车状态；如果如果4个开关全部断开，电动机将自由滑行。个开关全部断开，电动机将自由滑行。图图3-23 可逆可逆PWM调速系统原理图调速系统原理图 3脉宽调速PWM系统的设计图3-23 可逆PWM调速系统103图图5-17 PWM斩波器的电路原理图及波形斩波器的电路原理图及波形式中式中 T：开关周期；：开关周期；ton：导通时间；：导通时间；f：开关频率；：开关频率；占空比，占空比，电枢压平均值电枢压平均值均为正值，即电动机只能实现单一方向的不可逆调速。均为正值，即电动机只能实现单一方向的不可逆调速。图5-17 PWM斩波器的电路原理图及波形式中 T：开1042.桥式桥式可逆可逆PWM变换器变换器H形主电路结构形主电路结构1324+UsVD1VD2VD3VD4ABM+MVT1VT2Ug1Ug2Ug4VT4VT3Ug3正向正向电动状态电动状态“1”VT1、VT4 导通导通“2”VD2、VD3 续流续流反向反向电动状态电动状态“3”VT2、VT3 导通导通“4”VD1、VD4 续流续流2.桥式可逆PWM变换器H形主电路结构1324+UsVD1105七、步进电动机的选用七、步进电动机的选用 1、首首先先根根据据机机械械结结构构简简图图计计算算机机械械传传动动装装置置及及负负载载折折算算到到电电动动机机转转子子轴轴上上的的等等效效转转动惯量动惯量；2、然然后后分分别别计计算算各各种种工工况况下下所所需需的的等等效效力矩力矩；3、再再根根据据步步进进电电动动机机最最大大静静转转矩矩和和起起动动、运行矩频特性运行矩频特性选择合适的步进电动机。选择合适的步进电动机。七、步进电动机的选用 1、首先根据机械结构简图计算机械传106七、步进电动机的选用七、步进电动机的选用 1、转矩和惯量的匹配条件、转矩和惯量的匹配条件 TL/Tmax0.5及及 JL/Jm4 Tmax步进电动机的最大静转矩；步进电动机的最大静转矩；TL换算到电动机轴上的负载转矩；换算到电动机轴上的负载转矩；Jm步进电动机转子的最大转动惯量；步进电动机转子的最大转动惯量；JL折算到步进电动机转子上的等效转动惯量；折算到步进电动机转子上的等效转动惯量；根根据据上上述述条条件件，初初选选步步进进电电动动机机的的型型号号。然然后后，根据动力学公式根据动力学公式检验其起动能力和运动参数检验其起动能力和运动参数。七、步进电动机的选用 1、转矩和惯量的匹配条件 根据107七、步进电动机的选用七、步进电动机的选用fL带惯性负载的最大起动频率；带惯性负载的