步進(jìn)電機(jī)常見故障及處理

優(yōu)選步進(jìn)電機(jī)常見故障及處理目前一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)華中數(shù)控一、步進(jìn)電機(jī)常用術(shù)語二、步進(jìn)電機(jī)的分類三、工作原理四、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、控制方式及接線五、步進(jìn)電機(jī)的主要特性：六、步進(jìn)電機(jī)常見問題七、步進(jìn)電機(jī)常見故障及分析：八、步進(jìn)電機(jī)的選擇主要內(nèi)容目前二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示

完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.1、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語

華中數(shù)控華中數(shù)控一、步進(jìn)電機(jī)常用術(shù)語相數(shù)：拍數(shù)：目前三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例：

四拍運(yùn)行時(shí)步距角為：

θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步）八拍運(yùn)行時(shí)步距角：

θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）華中數(shù)控步距角：定位轉(zhuǎn)矩：目前四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。華中數(shù)控華中數(shù)控靜轉(zhuǎn)矩：目前五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)2、步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語：

步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：

誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。

電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。華中數(shù)控步距角精度：失步：目前六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。

電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。失調(diào)角：最大空載起動(dòng)頻率：華中數(shù)控目前七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。

電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。最大空載的運(yùn)行頻率：運(yùn)行矩頻特性：華中數(shù)控目前八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然。為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。

當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA或()時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A-CA-BC-AB或()時(shí)為反轉(zhuǎn)。電機(jī)的共振點(diǎn)：電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：華中數(shù)控華中數(shù)控目前九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等

電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。華中數(shù)控目前十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)二、步進(jìn)電機(jī)的分類：按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理可分為:

1.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī);2.永磁式步進(jìn)電機(jī);3.混合式步進(jìn)電機(jī)；從電流的極性上可分為:

1.單極性步進(jìn)電機(jī);2.雙極性步進(jìn)電機(jī)華中數(shù)控目前十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

從控制繞組數(shù)量上可分為:

1.二相步進(jìn)電機(jī);2.三相步進(jìn)電機(jī);3.四相步進(jìn)電機(jī);4.五相步進(jìn)電機(jī);5.六相步進(jìn)電機(jī)；

從運(yùn)動(dòng)的型式上可分為：

1.旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。2.直線步進(jìn)電機(jī)。3.平面步進(jìn)電機(jī)。華中數(shù)控目前十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。

具有較好的定位精度，無漂移和無積累定位誤差的優(yōu)點(diǎn)，能跟蹤一定頻率范圍的脈沖列，

可作同步電動(dòng)機(jī)使用，廣泛地應(yīng)用于各種小型自動(dòng)化設(shè)備及儀器。華中數(shù)控三、工作原理目前十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)1、永磁步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理（勵(lì)磁式）永磁步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理華中數(shù)控目前十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)2、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理

(a)(b)

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

華中數(shù)控目前十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組成一相。轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。定子轉(zhuǎn)子目前十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)1)三相單三拍CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。由于在磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖旋轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，故在這種情況下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對(duì)齊。目前十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′

磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對(duì)齊。1C'342CA'BB'A目前十八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)過90°(一個(gè)齒距角)。2)三相六拍按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。目前十九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對(duì)齊。

A、B相同時(shí)通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達(dá)左圖所示位置。目前二十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)CA'BB'C'A3412

B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對(duì)齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'A

B、C相同時(shí)通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。目前二十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。3.三相雙三拍按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。目前二十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。目前二十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角計(jì)算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)實(shí)用步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3和1.5

。為了獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，目前二十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)結(jié)構(gòu)：

華中數(shù)控目前二十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)3、混合式步進(jìn)電機(jī)原理：

二相混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖華中數(shù)控目前二十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)四、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、控制方式及接線1、驅(qū)動(dòng)電路：步進(jìn)電機(jī)繞組的驅(qū)動(dòng)電路:單極性電流一般采用下圖<a>雙管串聯(lián)電路;雙極性電流一般采用下圖<b>的H橋電路;三相混合式步進(jìn)電機(jī)則采用三相逆變橋電路,見下圖<c>.華中數(shù)控目前二十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)2、進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組電流控制電路

華中數(shù)控目前二十八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)3、控制方式：

步進(jìn)電機(jī)的控制方式一般可分為開環(huán)控制和反饋補(bǔ)償閉環(huán)控制,見下圖a和下圖b.步進(jìn)電機(jī)控制方式方向脈沖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)(a)開環(huán)控制比較、補(bǔ)償脈沖脈沖混合器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)指令工作臺(tái)位置測(cè)量(b)反饋補(bǔ)償閉環(huán)控制華中數(shù)控目前二十九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)4、步進(jìn)電機(jī)的接線圖華中數(shù)控華中數(shù)控目前三十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)與控制器連接框圖流-+12345614715819210311412513世紀(jì)星HNC-21XS30A+A-B+B-Z+Z-+5V+5VGNDGNDCP+CP-DIR+DIR-PUL+PUL-DIR+DIR-P1P2步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器MS535BDACBDAC電機(jī)57HS13混合步進(jìn)電機(jī)A+A-B+B-

AC30V華中數(shù)控目前三十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)華中數(shù)控華中數(shù)控百格拉公司步進(jìn)電機(jī)WD3-007的面板接線

目前三十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)控制信號(hào)說明：PULSE：脈沖信號(hào)輸入端，每一個(gè)脈沖的上升沿使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。DIR：方向信號(hào)輸入端，如“DIR”為低電平，電機(jī)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；“DIR”為高電平電機(jī)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。CW：

正轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。CCW：反轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。華中數(shù)控華中數(shù)控目前三十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)RESET：復(fù)位信號(hào)，如復(fù)位信號(hào)為低電平時(shí),輸入脈沖信號(hào)起作用，如果復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)就禁止任何有效的脈沖，輸入信號(hào)無效，電機(jī)無保持扭矩。READDY:

輸入報(bào)警信號(hào)：READY是繼電器開關(guān)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)繼電器閉合，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器工作異常時(shí)繼電器斷開。繼電器允許最高輸入電壓和電流是：35VDC，10mA≤I≤200mA，電阻性負(fù)載。如用該繼電器，要把他串聯(lián)到CNC的某輸入端。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)繼電器閉合，外部24VDC通過繼電器輸入到CNC輸入端，否則外部24VDC無法輸入到CNC輸入端。

注意：PULSE+與CW+，PULSE-與CW-，DIR-與CCW-對(duì)應(yīng)同一個(gè)接線口，按控制方式不同給出的兩種定義名稱。華中數(shù)控目前三十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過的空間機(jī)械角度，即步距角β為

β=360°/Z*N

其中Z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)，N-運(yùn)行拍數(shù)。步進(jìn)電機(jī)每走一步，轉(zhuǎn)子實(shí)際的角位移與設(shè)計(jì)的步距角存在有步距誤差。連續(xù)走若干步時(shí)，上述誤差形成累積值。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈后，回至上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進(jìn)電機(jī)步距的誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累。步進(jìn)電機(jī)步距的積累誤差，是指一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)步距積累誤差的最大值，步距誤差和積累誤差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影響步距誤差和積累誤差的主要因素有:齒與磁極的分度精度；鐵心迭壓及裝配精度；各相矩角特性之間差別的大??；氣隙的不均勻程度等。華中數(shù)控五、步進(jìn)電機(jī)的主要特性：1、步距角和步距誤差：目前三十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)所謂靜態(tài)是指電機(jī)不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài)?？蛰d時(shí)，步進(jìn)電杌某相通以直流電流時(shí)，該相對(duì)應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子無轉(zhuǎn)矩輸出。如在電機(jī)軸上加一順時(shí)針方向的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子則按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度θ，稱為失調(diào)角,這時(shí)轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等。矩角特性是描述步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角θ之間關(guān)系的曲線，或稱為靜轉(zhuǎn)矩特性。T0步進(jìn)電機(jī)矩角特性華中數(shù)控2、靜態(tài)矩角特性和最大靜轉(zhuǎn)矩特性目前三十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)矩頻特性是用來描述步進(jìn)電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩寫連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系曲線。矩頻特性曲線上每一頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩除了和步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及材料有關(guān)外，還寫步進(jìn)電機(jī)繞組連接、驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電壓有密切的關(guān)系。下圖是混合式步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)的典型的矩頻特性曲線。T0Nm繞組并聯(lián)繞組串聯(lián)f步進(jìn)電機(jī)矩頻特性華中數(shù)控3、步進(jìn)電機(jī)矩頻特性：目前三十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)4、測(cè)定步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率:拆去光電編碼器,讓步進(jìn)電機(jī)空載,在步進(jìn)電機(jī)軸伸處作一標(biāo)記,由世紀(jì)星設(shè)置步進(jìn)電機(jī)整數(shù)轉(zhuǎn)的位移(例如1...轉(zhuǎn)×脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))和速度,且加減速時(shí)間常數(shù)也設(shè)置為零.步進(jìn)電機(jī)處于鎖定狀態(tài)下,執(zhí)行上述命令,步進(jìn)電機(jī)突然起動(dòng)并突然停止,從軸伸標(biāo)記判斷步進(jìn)電機(jī)是否失步.若起動(dòng)成功,則提高速度參數(shù)再測(cè)試,直至某一臨界速度,并由此速度換算為步數(shù)/秒,即為電機(jī)的空載起動(dòng)頻率.華中數(shù)控目前三十八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

5、啟動(dòng)慣頻特性在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML=0的條件下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動(dòng)，不丟步地進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)所允許的最高啟動(dòng)頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率，超過此值就不能正常啟動(dòng)。啟動(dòng)頻率與機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加上其它運(yùn)動(dòng)部件折算至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。下圖表示啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系。隨著負(fù)載慣量的增加，起動(dòng)頻率下降。若同時(shí)存在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML；則起動(dòng)頻率將進(jìn)一步降低。在實(shí)際應(yīng)用中，由于ML的存在，可采用的啟動(dòng)頻率要比慣頻特性還要低。華中數(shù)控目前三十九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)本驅(qū)動(dòng)器提供2-256細(xì)分，在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場(chǎng)的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。

可以講細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是將脈沖拍數(shù)進(jìn)行細(xì)分或?qū)⑿D(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字化處理。是將磁場(chǎng)進(jìn)行細(xì)分，其控制精度取決于步進(jìn)電機(jī)自身精度的高低。不過也可根據(jù)不同廠家的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行修正，但這不是一般驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)廠家所能做到的。因此細(xì)分驅(qū)動(dòng)器往往用在減少噪音和提高電機(jī)軸輸出的平穩(wěn)性上。華中數(shù)控6、M535步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置目前四十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)1）按驅(qū)動(dòng)器前面板表格將細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為16,將電機(jī)設(shè)置為57HS13步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定電流.撥碼開關(guān)細(xì)分?jǐn)?shù)

SW5SW6

SW7

SW821111410118110116100132111064101012811002561000華中數(shù)控目前四十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)2）.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電流選擇，撥碼開關(guān)1、2、3可以選擇驅(qū)動(dòng)器的電流大小，下表不同的撥碼方式對(duì)應(yīng)的電流大小也不同，通過下表可以看出其對(duì)應(yīng)關(guān)系，撥碼開關(guān)電流

SW1

SW2

SW31.31111.60111.91012.20012.51102.90103.21003.5000華中數(shù)控目前四十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)由于靜止時(shí)的電流很大，所以一般驅(qū)動(dòng)器都提供半流功能，

（1）.首先將半流功能打開，讓驅(qū)動(dòng)器帶電的情況下靜止30分鐘，測(cè)出此時(shí)的電機(jī)溫度，并記錄下來

（2）.待電機(jī)冷卻后，將半流功能關(guān)閉，讓驅(qū)動(dòng)器帶電的情況下靜止30分鐘，測(cè)出此時(shí)的電機(jī)溫度，并記錄下來，與上次所測(cè)的溫度進(jìn)行比較7、半流功能華中數(shù)控目前四十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)六、步進(jìn)電機(jī)常見問題

步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請(qǐng)參考有關(guān)文獻(xiàn)），其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對(duì)于步進(jìn)角為1.8°

的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°，電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。1、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?目前四十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來克服：

A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開共振區(qū)；

B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，這是最常用的、最簡(jiǎn)便的方法；

C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；

D.換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲，但成本較高；

E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。

2、如何克服兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪聲?華中數(shù)控目前四十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)如果由兩相驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用;串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合使用，此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍，因而電機(jī)發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍，因而電機(jī)發(fā)熱較大。華中數(shù)控

3、二/四相混合式步進(jìn)電機(jī)的使用目前四十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)將步進(jìn)電機(jī)定子繞改為并聯(lián)接法（注：繞組并聯(lián)后,應(yīng)將步進(jìn)電機(jī)的電流設(shè)置增大一倍,才不至于降低了低頻段的輸出轉(zhuǎn)矩。）A+A-B+B-A+A-C-CB+B-D-D華中數(shù)控目前四十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)4、步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱及處理對(duì)策

步進(jìn)電機(jī)作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。許多用戶朋友在使用步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候，感覺電機(jī)工作時(shí)有較大的發(fā)熱。實(shí)際上發(fā)熱是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)普遍現(xiàn)象，但怎樣的發(fā)熱程度才算正常，以及如何盡量減小步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱呢？

華中數(shù)控目前四十八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)1）

步進(jìn)電機(jī)為什么會(huì)發(fā)熱

對(duì)于各種步進(jìn)電機(jī)而言，內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。繞組有電阻，通電會(huì)產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。

華中數(shù)控目前四十九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

電機(jī)發(fā)熱允許到什么程度，主要取決于電機(jī)內(nèi)部絕緣等級(jí)。內(nèi)部絕緣性能在高溫下（130度以上）才會(huì)被破壞。所以只要內(nèi)部不超過130度，電機(jī)便不會(huì)損壞，而這時(shí)表面溫度會(huì)在90度以下。步進(jìn)電機(jī)表面溫度在70-80度都是正常的。簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量方法有用點(diǎn)溫計(jì)的，也可以粗略判斷：用手可以觸摸1-2秒以上。2）步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱的合理范圍：目前五十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)3）步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱隨速度變化的情況：

采用恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速下，電流會(huì)維持相對(duì)恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機(jī)內(nèi)部反電勢(shì)升高，電流將逐步下降，力矩也會(huì)下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時(shí)一般發(fā)熱高，高速時(shí)發(fā)熱低。但是鐵損（雖然占的比例較?。┳兓那闆r卻不盡然，而電機(jī)整個(gè)的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。

華中數(shù)控目前五十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會(huì)影響電機(jī)的壽命，對(duì)大多數(shù)客戶來說沒必要理會(huì)。但是，嚴(yán)重的發(fā)熱會(huì)帶來一些負(fù)面影響。如：電機(jī)內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化；

會(huì)影響電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，高速會(huì)容易失步；

有些場(chǎng)合不允許電機(jī)的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和高精度的測(cè)試設(shè)備等。因此對(duì)電機(jī)的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制。4）發(fā)熱帶來的影響：

華中數(shù)控目前五十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)5）如何減少電機(jī)的發(fā)熱

減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。

減少銅損有兩個(gè)方向：減少電阻和電流，這就要求在選型時(shí)盡量選擇電阻小和額定電流小的電機(jī)，但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對(duì)于已經(jīng)選定的電機(jī)，則應(yīng)充分利用驅(qū)動(dòng)器的自動(dòng)半流控制功能和脫機(jī)功能，前者在電機(jī)處于靜態(tài)時(shí)自動(dòng)減少電流，后者干脆將電流切斷。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機(jī)發(fā)熱也會(huì)較少。

減少鐵損的辦法不多，電壓等級(jí)與之有關(guān)，高壓驅(qū)動(dòng)的電機(jī)雖然會(huì)帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動(dòng)電壓等級(jí)，兼顧高速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標(biāo)

華中數(shù)控目前五十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

1.電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)

1）驅(qū)動(dòng)器無供電電壓2）驅(qū)動(dòng)器保險(xiǎn)絲熔斷3）驅(qū)動(dòng)器報(bào)警(過電壓、欠電壓、過電流、過熱)4）驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連線斷線5）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)6）驅(qū)動(dòng)器使能信號(hào)被封鎖7）接口信號(hào)線接觸不良8）驅(qū)動(dòng)器電路故障9）電機(jī)卡死或者出現(xiàn)故障10）電動(dòng)機(jī)生銹11）指令脈沖太窄、頻率過高、脈沖電平太低七、步進(jìn)電機(jī)常見故障及分析：目前五十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)2.電機(jī)起動(dòng)后堵轉(zhuǎn)

1）指令頻率太高2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大3）加速時(shí)間太短4）負(fù)載慣量太大5）電源電壓降低華中數(shù)控目前五十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

3.電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有抖動(dòng)1）指令脈沖不均勻2）指令脈沖太窄3）指令脈沖電平不正確4）指令脈沖電平與驅(qū)動(dòng)器不匹配5）脈沖信號(hào)存在噪聲6）脈沖頻率與機(jī)械發(fā)生共振華中數(shù)控目前五十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

4.電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不規(guī)則，正反轉(zhuǎn)地?fù)u擺

1）指令脈沖頻率與電機(jī)發(fā)生共振2）外部干擾

5.電機(jī)定位不準(zhǔn)

1）加減速時(shí)間太小2）存在干擾噪聲3）系統(tǒng)屏蔽不良

華中數(shù)控目前五十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

6.電機(jī)過熱：1）工作環(huán)境過于惡劣，環(huán)境溫度過高2）參數(shù)選擇不當(dāng)，如電流過大，超過相電流3）電壓過高

華中數(shù)控目前五十八頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

7.工作過程中停車：1）驅(qū)動(dòng)電源故障2）電動(dòng)機(jī)線圈匝間短路或接地3）繞組燒壞4）脈沖發(fā)生電路故障5）雜物卡住目前五十九頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

8.噪聲大1）電機(jī)運(yùn)行在低頻區(qū)或共振區(qū)2）純慣性負(fù)載、短程序、正反轉(zhuǎn)頻繁3）混合式或永磁式轉(zhuǎn)子磁鋼退磁后以單步運(yùn)行或在失步區(qū)

華中數(shù)控目前六十頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)9.失步或者多步1）負(fù)載過大，超過電動(dòng)機(jī)的承載能力2）負(fù)載忽大忽小3）負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，啟動(dòng)時(shí)失步、停車時(shí)過沖4）傳動(dòng)間隙大小不均5）傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的零件有彈性變形6）電動(dòng)機(jī)工作在震蕩失步區(qū)7）電路總清零使用不當(dāng)8）干擾9）定、轉(zhuǎn)子相檫華中數(shù)控目前六十一頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)10.無力或者是出力降低

1）驅(qū)動(dòng)電源故障2）電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部發(fā)生錯(cuò)誤3）電動(dòng)機(jī)繞組碰到機(jī)殼，發(fā)生相間短路或者線頭脫落4）電動(dòng)機(jī)軸斷5）電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙過大6）電源電壓過低華中數(shù)控目前六十二頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

11.不能啟動(dòng)1）工作方式不對(duì)2）驅(qū)動(dòng)電路故障3）遙控時(shí)，線路壓降過大4）安裝不正確，或電動(dòng)機(jī)本身軸承、止口等故障使電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)5）N、S極接錯(cuò)6）長(zhǎng)期在潮濕場(chǎng)所存放，造成電動(dòng)機(jī)部分生銹華中數(shù)控目前六十三頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)八、步進(jìn)電機(jī)的選擇

步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。華中數(shù)控電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。1、步距角的選擇華中數(shù)控目前六十四頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來（幾何尺寸）華中數(shù)控2）靜力矩的選擇華中數(shù)控目前六十五頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)

靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I的1.5～2.0倍。3）電流的選擇4）力矩與功率換算

步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：P=Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米P=2πfM/400(半步工作）其中f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱PPS)華中數(shù)控目前六十六頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)5）電壓的確定

混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器。

華中數(shù)控華中數(shù)控目前六十七頁\總數(shù)七十五頁\編于二點(diǎn)6）應(yīng)用中的注意點(diǎn)

（2）步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。（1）步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。華中數(shù)控目前六十八