6ES7-288-1ST60-0AA1西门子S7-200SMART模块

S极铁芯段截面图即为Ⅰ—Ⅰ截面；N极铁芯段截面图截面。S极铁芯段截面图中，当磁极1下是齿对齿时，磁极5下也是齿对齿，气隙磁阻小；磁极3和磁极7下是齿对槽，气隙磁阻大。

此时，极铁芯段截面图中，磁极1'和磁极5'下，正好是齿对槽，磁极3'和磁极7'下，正好是齿对齿。可见，两端的转子铁芯上的小齿彼此错过1/2齿距。

⑤有强的内阻尼力矩。

1.2.3 混合式步进电机

混合式步进电机（又称感应子式步进电机）既有反应式步进电机小步距角的特点，又有永磁式步进电机效率高、绕组电感比较小的特点。

（1）两相混合式步进电机的结构

图1-11为混合式步进电机的轴向剖视图。它的定子铁芯与单段反应式步进电机基本相同，即沿着圆周有若干凸出的磁极，每个磁极的极面上有小齿，机身上有控制绕组；定子控制绕组与永磁式步进电机基本相同，也是两相集中绕组，每相为两对极，控制绕组的接线。

中可以看出，当定子绕组按A西门子B西门子（-A）西门子（-B）西门子A…的次序轮流通以直流脉冲时（如A相通入正脉冲，则定子上形成上下S、左右N四个磁极），按N、S相吸原理，转子必为上下N、左右S，若将A相断开、B相接通，则定子极性将顺时针转过45°，转子也将按顺时针方向转动，每次转过45°空间角度，也就是步距角θs为45°。一般来说，步距角θs的值为

式中，m为相数；p为转子极对数。

上述这种通电方式为两相单四拍。由以上分析可知，永磁式步进电机需要电源供给正、负脉冲，否则不能连续运转。一般永磁式步进电机的驱动电路要做成双极性驱动，这会使电源的线路复杂化。这个问题也可以这样来解决，就是在同一个极上绕两套绕向相反的绕组，这样虽增加了用铜量和电机的尺寸，但简化了对电源的要求，即电源只要供给正脉冲就可以了。

此外，还有两相双四拍通电方式［即AB西门子B（-A）西门子（-A）（-B）西门子（-B）A西门子AB］和八拍通电方式。

永磁式步进电机的步距角大，启动和运行频率低。但是它消耗的功率比反应式步进电机小，在断电情况下有定位转矩，有较强的内阻尼力矩。

星形磁极的加工工艺比较复杂，如采用的爪形磁极结构，将磁钢做成环形，则可简化加工工艺。这种爪极式永磁步进电机的磁钢为轴向充磁，磁钢两端的两个爪形磁极分别为S和N极性。由于两个爪形磁极是对插在一起的，从转子表面看，沿圆周方向各个极爪是N、S极性交错分布的，极爪的极对数与定子每相绕组的极对数相等。爪极式永磁步进电机的运行原理与星形磁钢结构的相同。

（1）永磁式步进电机的基本结构

永磁式步进电机也有多种结构，是一种典型结构。它的定子为凸极式，定子上有两相或多相绕组，转子为一对或几对极的星形磁钢，转子的极数应与定子每相的极数相同。图中定子为两相集中绕组（AO、BO），每相为两对极，因此转子也是两对极的永磁转子。

由以上分析可知，反应式步进电机的步距角θs的大小是由转子的齿数Zr、控制绕组的相数m和通电方式所决定的。它们之间存在以下关系

式中，C为状态系数，当采用单三拍和双三拍通电方式运行时，C＝1；而采用单、双六拍通电方式运行时，C＝2。

如果以N表示步进电机运行的拍数，则转子经过N步，将经过一个齿距。每转一圈（即360°机械角），需要走NZr步，所以步距角又可以表示为

若步进电机通电的脉冲频率为f（拍/s或脉冲数/s），则步进电机的转速n为

式中，f的单位是s-1；n的单位是r/min。

由此可知，反应式步进电机的转速与拍数N、转子齿数Zr及脉冲的频率f有关。相数和转子齿数越多，步距角越小，转速也越低。在同样脉冲频率下，转速越低，其他性能也有所改善，但相数越多，电源越复杂。目前步进电机一般做到六相，个别的也有做成八相或更多相数。

浔之漫智控技术（上海）有限公司（xzm-wqy-shqw）

是中国西门子的佳合作伙伴，公司主要从事工业自动化产品的集成,销售和维修，是全国的自动化设备公司之一。

公司坐落于中国城市上海市，我们真诚的希望在器件的销售和工程项目承接、系统开发上能和贵司开展多方面合作。

以下是我司主要代理西门子产品，欢迎您来电来函咨询，我们将为您提供优惠的价格及快捷细致的服务！

6ES7-288-1ST60-0AA1西门子S7-200SMART模块

同理，当转子齿数一定时，步进电机的转速与输入脉冲的频率成正比，改变脉冲的频率，可以改变步进电机的转速。，如在数控机床中应用就会影响到加工工件的精度。所示的结构是常见的一种小步距角的三相反应式步进电机。它的定子上有6个极，分别绕有A-A'、B-B'、C-C'三相控制绕组。转子上均匀分布40个齿。定子每个极上有5个齿。定、转子的齿宽和齿距都相同。当A相控制绕组通电时，转子受到反应转矩的作用，使转子齿的轴线和定子A、A'极下齿的轴线对齐。因为转子上共有40个齿，其每个齿的齿距角为，而定子磁极的极距为，定子每个极距所占的转子齿数为，不是整数。同理，定子一个极距所占的齿距数也不是整数，由于相邻磁极间的转子齿不是整数，因此，当定子A极面下的定、转子齿对齐时，定子B'极和C'极面下的齿就分别和转子齿依次有1/3齿距的错位，即3°。同样，当A相控制绕组断电，B相控制绕组通电时，这时步进电机中产生沿B极轴线方向的磁场，在反应转矩的作用下，转子按顺时针方向转过3°。使转子齿的轴线和定子B'极面下齿的轴线对齐，这时，定子A极和C极面下的齿又分别和转子齿依次错开1/3齿距。依此类推，若控制绕组持续按A西门子B西门子C西门子A顺序循环通电，转子就沿顺时针方向一步一步地转动，每拍转过3°，即步距角为3°。若改变通电顺序，即按A西门子C西门子B西门子A顺序循环通电，转子便沿逆时针方向同样以每拍转过3°的方式转动。此时为单三拍通电方式运行。若采用三相单、双六拍的通电方式运行时，即按与前面分析的A西门子AB西门子B西门子BC西门子C西门子CA西门子A顺序循环通电，同样步距角也要减少一半，即每拍转子仅转过1.5°。当A相控制绕组通电时，气隙磁场轴线与A相绕组轴线重合，因磁通总是要沿着磁阻小的路径闭合，，反应式步进电机采用三相双三拍通电方式运行时，其步距角仍是30°。但是三相双三拍运行时，每一拍总有一相绕组若继续按BC西门子C西门子CA西门子A的顺序通电，步进电机就按逆时针方向连

续转动。如果通电顺序变为A西门子AC西门子C西门子CB西门子B西门子BA西门子A时，步进电机将按顺时针方向转动。持续通电，例如由A、B两相通电变为B、C两相通电时，B相始终保持持续通电状态，C相磁拉力试图使转子逆时针方向转动，而B相磁拉力却起阻止转子继续向前转动的作用，即起到了一定的电阻尼作用，所以步进电机工作比较平稳。而在三相单三拍运行时，由于没有这种阻尼作用，所以转子达到新的平衡位置容易产生振荡，稳定性不如三相双三拍运行方式。

③三相单、双六拍通电方式。反应式步进电机，采用三相单、双六拍通电方式运行的工作原理其控制绕组按A西门子AB西门子B西门子BC西门子C西门子CA西门子A顺序通电，或按A西门子AC西门子C西门子CB西门子B西门子BA西门子A顺序通电，也就是说，先A相控制绕组通电；以后再A、B相控制绕组同时通电；然后断开A相控制绕组，由B相控制绕组单独接通；再同时使B、C相控制绕组同时通电，依此进行。其特点是三相控制绕组需经6次切换才能完成一个循环，故称为“六拍”，而且通电时，有时是单个绕组接通，有时又为两个绕组同时接通，因此称为“单、双六拍”。

反应式步进电机采用三相单、双六拍通电方式运行时，步距角也有所不同。当A相控制绕组通电时，与三相单三拍运行的情况相同，转子齿1、3和定子极A、A'轴线对齐，当A、B相控制绕组同时通电时，转子齿2、4在定子极B、B'的吸引下是转子沿逆时针方向转动，直至转子齿1、3和定子极A、A'之间的作用力与转子齿2、4和定子极B、B'之间的作用力相平衡为止，当断开A相控制绕组，而由B相控制绕组通电时，转子将继续沿逆时针方向转过一个角度，使转子齿2、4和定子极B、B'对

其控制绕组按AB西门子BC西门子CA西门子AB顺序通电，或按AB西门子CA西门子BC西门子AB顺序通电，即每拍同时有两相绕组同时通电，三拍为一个循环。当A、B两相控制绕组通电时，转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用，只有当A相极和B相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡时，才是转子的平衡位置，若下一拍为B、C两相同时通电时，则转子按逆时针方向转过30°。到达新的平衡位置，

所以在磁力的作用下，将使转子齿1和3的轴线与定子A极轴线对齐，同样道理，当A相断电、B相通电时，转子便按逆时针方向转过30°角度，使转子齿2和4的轴线与定子B极轴线对齐，如再使B相断电、C相通电时，则转子又将在空间转过30°，使转子齿1和3的轴线与定子C极轴线对齐，如此循环往复，并按A西门子B西门子C西门子A的顺序通电，步进电机便按一定的方向一步一步地连续转动。步进电机的转速直接取决于控制绕组与电源接通或断开的变化频率。若按A西门子C西门子B西门子A的顺序通电，则步进电机将反向转动。