步进电机常见故障及处理

失步：
电机运转时运转的步数，不等于理论上的 步数。称之为失步。
失调角：
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机 运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用 细分驱动是不能解决的。
最大空载起动频率：
电机电压及额定电流下，在不加负载的情况 下，能够直接起动的最大频率。
最大空载的运行频率：
电机在某种驱动形式，电压及额定电流下， 电机不带负载的最高转速频率。
A B' C A'
C'
B
B 相通电，转子2、 4齿与B、B´ 对齐,又转
过15。
A B' C A' C' B
B、C相同时通电， C' 、C 磁极拉住1、3 齿，B、B' 磁极拉住 2、4齿，转子再转过 15。
三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：AAB B BC C CA，每个循 环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角）， 一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更 小，更适用于需要精确定位的控制系统中。
主要内容
一、步进电机常用术语 二、步进电机的分类 三、工作原理 四、步进电机的驱动电路、控制方式及接线 五、 步进电机的主要特性： 六、步进电机常见问题 七、步进电机常见故障及分析： 八、步进电机的选择
一、步进电机常用术语
1、步进电机的静态指标术语
相数：
产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示
运行矩频特性：
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与 频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸 多动态曲线中最重要的，也： 步进电机均有固定的共振区域
电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻， 电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然。 为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪 音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。
静转矩：
电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动 时，电机转轴的锁定力矩。 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿 转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加 激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成 电机的发热及机械噪音。
2、步进电机动态指标及术语：
步距角精度：
步进电机每转过一个步距角的实际值与理 论值的误差。用百分比表示： 误差/步距角*100%。 不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在 5%之内，八拍运行时应在15%以内。
齿和B、B´ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子
再转过30角，1、3齿和C´、C磁极轴线对齐。
这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为 一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲， 所以称为三相单三拍工作方式。
按AB C A ……的顺序给三相绕组 轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转
电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或() 时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或()时为 反转。
其它特性还有惯频特性、起动频率特性等 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态 力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时 的平均电流（而非静态电流），平均电流越大， 电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。 其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电 流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载 的最大速度点。 要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使 采用小电感大电流的电机。
拍数：
完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电 机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相 八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角： 对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移 用θ表示。θ=360度/（转子齿数J*运行拍数）， 以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例： 四拍运行时步距角为： θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步） 八拍运行时步距角： θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步） 定位转矩： 电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩 （由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）
1)三相单三拍
A B'
4
1
2 3
C' B
C
A'
A相绕组通电，B、C相 不通电。由于在磁场作用下， 转子总是力图旋转到磁阻最 小的位置，故在这种情况下， 转子必然转到左图所示位置： 1、3齿与A、A′极对齐。
A B' C A'
A
C'
B
B' C A'
C' B
同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4
1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。
三、工作原理
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机 械角位移的电磁机械装置。 具有较好的定位精度，
无漂移和无积累定位误差的优点，
能跟踪一定频率范围的脉冲列，
可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自 动化设备及仪器。
1、永磁步进电机的结构原理（励磁式）
过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)转过 90°(一个齿距角)。 2) 三相六拍 按AAB B BC C CA的顺序给三相 绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制 特性。
A B'
4 1
C'
2
A相通电，转子1、 3齿与A、A' 对齐。
C
3
B
A'
A B'
C C' B
A'
A、B相同时通电， A、A' 磁极拉住1、3齿， B、B' 磁极拉住2、4齿， 转子转过15，到达左图 所示位置。
永磁步进电机的结构原理
2、反应式步进电机工作原理
i A B C 0 i 0 i 0 t
C A
B
t
t
(a)
(b) 反应式步进电机结构原理图
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下： IA A
定子
转子
IC C
IB
B
定子内圆周 均匀分布着六个 磁极，磁极上有 励磁绕组，每两 个相对的绕组组 成一相。转子有 四个齿。
二、步进电机的分类：
按转矩产生的原理可分为:
1.反应式步进电机; 2.永磁式步进电机; 3.混合式步进电机；
从电流的极性上可分为:
1.单极性步进电机; 2.双极性步进电机
从控制绕组数量上可分为:
1.二相步进电机; 2.三相步进电机; 3.四相步进电机; 4.五相步进电机; 5.六相步进电机；
从运动的型式上可分为：