工程设计学报第１１卷

输出；在停机或者长时问无输人步进脉冲时，需要输

７１＾口＝７１』＋了＇Ｈ＝７．，Ｋｓｌｎｚ目＋了＿，Ｋｓｌｎｆｚ日一÷Ⅱ１一

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入ＦＲＥＥ信号封闭输出，以免步进电机相电流过

大、通电时问过长而发热．在脱机的时候，没有输出转矩；在电脑绣花机中．这种情形影响水大（负载为反抗性负载），而对于位势性负载，若要锁定转矩，则需ＦＲＥＥ信号的配合，实现ＰｗＭ输出，这样会占据部分主控ｃＰｕ的资源；或者在步进电机绕组上串联限流电阻而不脱机，这样相应地增大了损耗．现有步进电机驱动器的励磁方式为两相励磁，这种方

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２ｃｏｓ导丁ｍｍｆｚ目一；１。

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ｌ，６２ 了１ＰｄｎＩ邪导ｌ；

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（４）

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三相：

Ｙ１＾盯一７１＾＋丁Ｂ

丁，Ｋｓｉｎ

７１（＿一

ｚ一十Ｔ’ＰＫｓｉｎ！ｚ口一导Ⅱ１

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式下的转矩输出不是最大的，尤其在高频情况下，输

丁１ⅢｓｉｎＩｚ口善”｝≈

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出转矩不足．其输入电源需要两路输入：控制电源

（Ａｃ２２０ｖ）和工作电源（Ａｃ９０Ｖ），双路电源输入尤其是Ａｃ９０ｖ的输入需要变压器配合，即用步进电机驱动器时必须使用变压器，这既造成使用的不便，也增加了开支．

２．１４ 丁，Ｋｓｉｎ（Ｚ占一０．０５４Ⅱ），（５）

丁㈣＝７１＾＋了’Ｂ一７１Ｄ一

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丁Ｐｘｓｉｎｚ口＋丁ＰＦｓｉｎｆｚ８一÷Ⅱｊ

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ＴｍｓｉｎＩｚ目一导“】≈

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２关于步进电机的一些理论分析

２．１步进电机转矩的分析

步进电机的转矩表示如下：

２．６２ 丁，ｘｓｉｎ｛ｚ口一詈１．

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一＇

（６）

式（５）和式（６）中负号表示绕组反向通电．从式（４１～

（６）可以得出，双相励磁得到的静态峰值转矩大约是单相励磁峰值的１．６２倍，而三相励磁时最大静态峰

（１）

ｒｆＴ郦ｉ。ｆｚ８一呈坚手旦。１，

值转矩是单相励磁的２．６２倍（四相导通输出转矩反

而减小）．因此，作者设计的步进电机驱动器采用三相励磁，这样可以充分利用磁芯容量，提高输出转

式（１）中，７１ｍ为最大转矩，口为定子齿和转子齿轴线

问电角度（ｏ≤日≤２ｎ），Ｐ为相数，ｘ为相序数（１≤ｘ

≤Ｐ）．

步进电机的励磁方式（单相励磁、双相励磁等）

矩，增强步进电机的负载能力尤其是高频负载能力．五相混合式步进电机线圈绕组接线方法有星形和五

边形两种，但是对于五边形接法来说，不能实现三相励磁，故选用星形接法．

２．２星形接法最大输出转矩开关序列

不同，相应的输出转矩也不同．对三楣步进电机来

说，单相和双相励磁时，它的输出转矩大小没有变化，仅仅是角度发生了变化．

单相：

丁＾＝Ｔ职ｓｉｎＺ毋；

双相：

Ｔ＾Ｂ一丁＾＋丁月一丁。ｓｉｎ

（２）

将三相励磁最大输出转矩方式转换成五相逆变

桥的上下桥臂的开关序列，再按照此序列控制五相

桥，便能实现三相励磁最大转矩输出．步进电机绕组

排列顺序如图１所示，图中开关大写字母表示正相绕组，小写字母表示反相绕组．从图１可以看出，当

ｚ目＋丁。ｓｉｎ（ｚ目一号ｎ１—７’，ｘ（ｚ日一号１．

（３）

相邻的三相导通的时候（大写字母表示正向通电，小

写字母表示反向通电），由式（６）可知此时输出转矩

从式（２）和（３）中，显然可以得到上述结论．

而对于五相步进电机来说，情况就有所不同了．单相：

７１＾＝ＴＰＫｓｉｎＺｄ；

最大．故从图１中就可以推出三相励磁十拍运行方式的开关序列：ＡｄＢ—ｄＢｅ—ＢｅＣ—ｅＣａ—ＣａＤ—ａＤｂ

—ＤｂＥ—ｂＥｃ—ＥｃＡ—ｃＡｄ（太写字母表示上桥臂开

通，小写字母表示下桥臂开通）．

Ｓ

Ｎ

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双相：

Ｎ

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圈１步进电机绕组排列顺序

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