步进电机的常见故障及工作原理
步进电机的工作原理和特点
步进电机的工作原理和特点
步进电机的工作原理是通过施加电流和磁场的变化，使得电机的转子可以按照一定的步长旋转。
步进电机一般由定子和转子组成，定子是通电线圈，转子是由磁性材料制成的磁极。
步进电机根据控制方式的不同可以分为单相和多相两种类型。
单相步进电机通过单相交流电源和相移电路控制，多相步进电机通过驱动器控制每个相的通电顺序。
步进电机的特点包括：
1. 精准性：步进电机可以按照预定的步长旋转，可以精确地控制位置和旋转角度。
2. 可控性：通过控制电流和脉冲信号频率和顺序，可以精确地控制步进电机的旋转速度和方向。
3. 高扭矩低速率：步进电机具有较高的静态和动态扭矩，适用于需要低速高扭矩的应用。
4. 无需反馈：步进电机通过控制信号即可实现位置和角度控制，不需额外的位置反馈装置。
5. 结构简单：步进电机结构相对简单，体积小，重量轻，易于安装和维护。
6. 耐久性：步进电机没有碳刷和电极磨损的问题，使用寿命较长。
7. 噪音较小：步进电机工作时噪音较小，适用于对噪音敏感的应用。
总体来说，步进电机在精准控制位置和角度、高扭矩低速率、
易于控制和维护等方面具有优势。
它广泛应用于打印机、数控机床、机器人等需要精确控制的设备中。
步进电机常见故障及处理优秀课件
步进电机常见故障及处理优秀课件
A
B' 1 C'
42
C 3B A'
A
B'
C'
C
B
A'
A相通电，转子1、
3齿与A、A' 对齐。
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。
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。
步进电机常见故障及处理优秀课件
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
步进电机常见故障及处理优秀课件
从控制绕组数量上可分为:
U、V、W接电机动力线，PE是地； L、N接供电电源；
步进电机常见故障及处理优秀课件
华中数控
控制信号说明： PULSE：脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使
电动机转动一步。 DIR：方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电
机 按顺时针方向旋转； “DIR”为高电平电机按 逆时针方向旋转。
CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 CCW：反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。
DIR+——电机转动方向控制信号； RESET+—复位信号，用于封锁输入信号； READY+—报警信号； PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接为公共地；
RDY
步进电机工作原理及维护
步进电机工作原理及维护摘要：步进电机是一种常见的电动机类型，具有精准的位置控制和高转速的特点。
本文将介绍步进电机的工作原理、分类以及维护方法，为读者提供了解和维护步进电机的基础知识。
引言：步进电机是一种常用的电动机类型，广泛应用于工业自动化、机械控制等领域。
它通过电脉冲信号驱动转子，实现精准的位置控制。
本文将深入探讨步进电机的工作原理及维护方法，帮助读者更好地了解和维护步进电机。
一、步进电机的工作原理步进电机是一种通过不断变换电磁场来实现转子位置变化的电动机。
其工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
1.1 磁场交替变化步进电机由定子（通常为两相、三相或四相）和转子（通常为永磁体）组成。
当通电时，定子绕组中产生的磁场会引起转子位置的变化。
通过不断变换定子绕组的通电顺序，可以实现转子位置的精确控制。
1.2 电子控制步进电机的转动是由电子控制信号（通常为电脉冲信号）驱动的。
当电子控制信号在定子绕组中传递时，会逐渐改变磁场的方向和大小，从而引起转子位置的变化。
电子控制器可以根据需要发出特定的电脉冲信号来控制步进电机的转动速度和方向。
1.3 步进角和分辨率步进电机的转子位置变化通常以步进角来表示。
步进角是指转子每次转动所经过的角度，通常为1.8度、0.9度、0.45度等。
较小的步进角可以实现更精确的位置控制。
步进电机的分辨率是指其每圈转动所能实现的位置数量，与步进角有关。
二、步进电机的分类步进电机可以根据不同的特性和应用进行分类。
以下是常见的步进电机分类：2.1 永磁式步进电机永磁式步进电机的转子是由永磁体构成的，具有结构简单、体积小、转矩大的特点，广泛应用于家用电器、工业自动化等领域。
2.2 混合式步进电机混合式步进电机的转子由永磁体和定子绕组构成，兼具了永磁式步进电机和可控硅式步进电机的优点，具有较高的控制精度和转矩。
2.3 可控硅式步进电机可控硅式步进电机的转子是由定子绕组和可控硅构成的，适用于转矩要求较高的场合，常用于数控机床、印刷设备等。
步进电机及驱动常见故障分析与处理
同给出的两种定义名称。
整理ppt
四. 步进电机的主要特性：
（一） 步距角和步距误差：
转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为 β=360°/Z*N
混合式步进电机结合了反应式步进电机和永磁式步进电机的优点， 采用永久磁铁提高电动机的转矩，采用细密的极齿来减小步距角， 是目前数控机床上应用最多的步进电动机。
整理ppt
按步进电动机输出转矩的大小可分为：
1. 快速步进电动机 2. 功率步进电动机
快速步进电动机连续工作频率高，而输出转矩小。功率步进电动机的 输出转矩比较大，数控机床一般采用功率步进电动机。
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
整理ppt
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：
1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。
整理ppt
三.步进电机的驱动电路、控制方式及接线图 （一）. 驱动电路：
其中 Z-转子齿数，N-运行拍数。
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距 误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回 至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。步进 电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距 误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误 差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配 精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。
步进电机的工作原理及应用
步进电机的工作原理及应用一、步进电机的工作原理步进电机是一种通过电脉冲信号控制旋转角度的电动机，它以固定的步距运动，因此被广泛应用于需要精确位置控制的场合。
步进电机的工作原理可以简单地归纳为两种类型：可变磁性步进电机和磁电磁步进电机。
1. 可变磁性步进电机可变磁性步进电机是利用永久磁石的磁性来实现步进运动的。
它由固定的定子和旋转的转子组成，其中转子上有多对磁极，每对磁极之间夹着一对相间的绕组。
当绕组中通入电流时，会在定子上产生磁场，与转子上的磁场相互作用，从而使转子发生旋转。
通过控制电流的通断，可以精确控制步进电机的角度。
2. 磁电磁步进电机磁电磁步进电机是利用电磁铁的磁性来实现步进运动的。
它由定子、转子和磁性材料制成的垫片组成。
定子上有多个电磁铁，负责产生磁场。
通过控制电磁铁的通断，可以使转子发生旋转。
与可变磁性步进电机相比，磁电磁步进电机具有扭矩大、加速快、响应速度高的优点。
二、步进电机的应用步进电机由于具有精确控制旋转角度的能力，被广泛应用于各个领域。
以下列举了几个主要的应用领域：1. 自动化设备步进电机常常被用于自动化设备中，如数控机床、自动化生产线等。
它可以通过精确的控制步距来实现位置定位、装配、切割等工作。
2. 3D打印在3D打印中，步进电机被用于控制打印头的移动，从而实现复杂的打印形状。
通过高精度的步进控制，可以打印出精细的细节和复杂的结构。
3. 机器人步进电机在机器人中扮演着重要的角色，用于控制机器人的关节运动。
通过精确的步进控制，可以实现机器人的精准定位和灵活运动。
4. 医疗设备步进电机在医疗设备中也有广泛的应用，如医疗机器人、手术器械等。
它可以精确控制医疗设备的运动，从而提高医疗操作的准确性和安全性。
5. 智能家居在智能家居领域，步进电机被用于控制窗帘、卷闸门等家居设备的开关。
通过步进控制，可以实现远程、自动化的操作。
6. 汽车行业步进电机也广泛应用于汽车行业，如汽车座椅调节、车窗升降等。
步进电机的工作原理及运行特性
步进电机的工作原理
当A相断电，B相 绕组通电时，磁阻 转矩吸引转子逆时 针方向转动30º， 即转子2、4磁极 与B相磁极对齐，
原理示意图
返回目录 运行特性 原理 课堂练习
步进电机的工作原理
，当B相断电，C 相绕组通电时，磁 阻转矩吸引转子再
逆时针方向转动 30º，使转子1、3 磁极与C相磁极对
齐，
B通电
BB’对2、4极 有拉力，转子2、 4极和B相对齐， 相对于AB通电
旋转了15°
原理示意图
返回目录 运行特性 原理 课堂练习
三相单双三拍运行方式：通电AB—B—BC—C—CA—A—AB
BC通电
BB’对2、4极 有拉力，CC’ 对1、3极有拉 力，转子停在 两拉力的平衡 位置，相对于 B通电旋转了
原理示意图
返回目录 运行特性 原理 课堂练习
步进电机的运行特点
一种通电状态转换到另一种通电状态称为 一拍，每一拍转子转过的角度称为步距角θs， 上述的通电方式称为三相单三拍运行，三相是指 定子为三相绕组，单是指每拍只有一相绕组通电， 三拍是指经过三次切换绕组的通电状态为一个循 环。 三相步进电动机运行方式：
每一拍转子转过的角度称为
，上述的通电方式
称为三相单三拍运行，三相是指定子为三相绕组，单是指
每拍只有一相绕组通电，三拍是指经过三次切换绕组的通
电状态为一个循环。
返回目录 运行特性 原理 课堂练习
课堂练习——电路图
下面题目 被选前， 你可选其 中一题作
答
1、说出步进电机的工作原理。 2、说出三相单三拍运行的运行特征。
返回目录 运行特性 原理 课堂练习
15°
原理示意图
之后是C通电—CA通电……总之，每 个循环周期有溜走六种通电状态，所 以称之为三相六拍，步距角为15°
步进电机的工作原理
步进电机的工作原理步进电机是一种常见的电动机，广泛应用于各种机械和自动化设备中。
它以其精准的控制和高度可靠性而受到青睐。
本文将介绍步进电机的基本原理和工作方式。
1. 基本工作原理步进电机是一种将电能转换为机械能的设备，通过电磁原理实现驱动。
其基本构造包括定子与转子。
定子通常由两种或多种电磁线圈组成，这些线圈按照特定的顺序被激活。
转子则是由一组磁体组成，以使定子磁电流激活时能产生磁通。
2. 单相步进电机单相步进电机也称为单相混合式步进电机。
它具有两个电磁线圈，相位差为90度。
当线圈被激活时，会产生磁场。
根据磁场的相互作用，电机转子就可以旋转到一个新的位置。
单相步进电机的工作原理是通过改变线圈通电的顺序来控制运动。
3. 双相步进电机双相步进电机是一种更为常见的类型，它具有四个电磁线圈，相位差为90度。
每个线圈都可以单独激活，控制电机的运动。
在双相步进电机中，每次只有两个线圈被激活，以产生磁场。
通过交替激活不同的线圈，可以实现电机的旋转。
双相步进电机具有较高的转矩和精确的位置控制能力。
4. 步进电机的特点步进电机具有以下几个特点：4.1 准确定位：通过激活特定的线圈顺序，步进电机可以以特定的角度准确旋转，从而实现准确定位。
4.2 高度可编程：步进电机通过控制电流和脉冲的频率来控制转动速度和转动方向。
4.3 高度精密：由于线圈的激活顺序可以精确控制，步进电机可以实现非常精确的运动。
4.4 无需反馈系统：相比其他类型的电机，步进电机无需附加的位置反馈系统即可实现精确控制。
5. 应用领域由于其精准的控制和高度可靠性，步进电机在许多领域得到广泛应用，包括：5.1 3D打印机：步进电机用于控制打印头在XYZ轴上的位置，从而实现精确的打印。
5.2 CNC机床：步进电机用于控制刀具的位置和转动角度，从而实现自动化的数控加工。
5.3 机器人：步进电机用于控制机器人的运动，包括旋转和定位。
5.4 线性驱动器：步进电机也可以应用于线性驱动器，实现对物体位置的精确控制。
步进电机常见故障及处理
1
1
1.9
1
0
1
2.2
0
0
1
2.5
1
1
0
2.9
0
1
0
3.2
1
0
伺服内部参数[2]
0
伺服内部参数[3][4][5]
0
快移加减速时间常数
100
快移加速度时间常数
64
加工加减速时间常数
100
加工加速度时间常数
64
表2 硬件配置参数
地址 配置[1] 0 0
参数名
部件0
型号
5301
01
02
配置[0]
0
标识
不带反馈46
03
04
1
2
1）按驱动器前面板表格将细分数设置为16,将电机设置为57HS13步进电动机的额定电流.
拨码开关 细分数
SW5
SW6
SW7
SW8
-
+
世纪星
HNC-21
XS30
P1
P2
步进驱动器
MS535
57HS13
Байду номын сангаас
B-
步进电机与控制器连接框图
参 数 名
参数值
伺服驱动型号
46
伺服驱动器部件号
0
最大跟踪误差
0
电机每转脉冲数
400
伺服内部参数[0]
步进电机拍数 8
伺服内部参数[1]
脉冲列
1
2
3
4
5
6
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
步进电机的常见故障及工作原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
识。
步进电机的分类：
步进电机分永磁式（PM）、反应式（VR）、混合式（HR）三种。
永磁式一般为二相，转矩和体积都很小，步距角一般为7.5°或15°；反应式一般为三相，实现大转矩输出，步距角为1.5°；混合式兼具永磁式和反应式的优点，分二相和五相，二相步距角为1.8°，无相步距角为0.72°。
步进电机的工作原理：
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机的主要特性
1 步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。
转动的速度和脉冲的频率成正比。
2 腾龙版步进电机的步进角度为7.5 度，一圈360 度，需要48 个脉冲完成。
3 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。
4 改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。
因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。
一、步进电机的基本特点
1、步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电，而是按一定的规律轮流通电。
2、每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。
3、步进电机可以按特定指令进行角度控制，也可以进行速度控制。
角度控制时，每输入一个脉冲，定子绕组就换接一次，输出轴就转过一个角度，其步数与脉冲数一致，输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。
速度控制时，步进电机绕组中送入的是连续脉冲，各相绕组不断地轮流通电，步进电机连续动转，它的转速与脉冲频率成正比。
改变通电顺序，即改变定子磁场旋转方向，就可以控制电机正转或是反转。
4、步进电机具有自锁能力。
当控制脉冲停止输入，而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时，则电机可以保持在固定的位置上，即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，这样，步进电机可以实现停车时转子定位。
二、步进电动机为什么会失步?
1、转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。
这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。
并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。
这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。
一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。
2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度。
这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。
当振荡足够严重时就导致失步。
三、如何让电机保持转矩
保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
四、步进电动机为什么会失步
1、转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。
这是因为输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。
并且凡是比这时频率高的工作频率都必将失步。
这种失步说明了步进电机的拖动能力不够。
一旦减少负载，或者提高绕组的激磁电流，则有可能克服失步。
2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度。
这时定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡。
当振荡足够严重时就导致失步。
五、步进电动机振荡的原因
1、振荡是步进电机在工作时存在的一般现象，但严重的振荡会引起失步。
振荡的原因有多种，其中主要的原因有步进电机处于低频单步运行;步进电机的换相频率和转子的特征频率、倍特征频率、分数特征频率相等;步进电机突然停车等情况。
2、当步进电机进行单步旋转时，其工作频率必定处于低频区。
在开始工作时，转子在磁场力矩的作用下加速转动，当转子转到新的平衡点时其速度仍然相当高，从而冲过了平衡稳定点产生过冲。
车子一方面向前过冲，当转子速度减到为零时，由于磁场拉力矩的作用则反向冲向平衡点，又形成反向过冲。
由于机械磨擦力矩及电磁力矩的作用。
形成一个衰减振动过程。
最后，转子则稳定停在平衡点。
六、实际应用中对步进电机有哪些要求
1、步进电机在电脉冲的控制下能迅速起动、正反转、停转及在很宽的范围内进行转速调节;
2、加工精度高，即要求一个脉冲对应的位移量小，并要准确、均匀。
这就要求步进电机步距小，步距精度高，不得丢步或是过冲;
3、动作快速。
即不仅起动、停步、反转快，并能连续高速运转以提高劳动生产率;
4、输出转矩大，可直接带动负载。
如：步进电机只响不转的问题如何解决？
1、检查线路，如果是第一次接线，一定要确认好电机的相位线，或者按照图纸接线。
驱动器的接线注意参考一楼的说法，别接错；如果是正在使用的电机出现这个问题，先检查电机线路是否有破损和断开，如果断开，也会造成你说的情况。
2、检查负载，负载过重导致，电机脱开负载检查。
3、检查输入脉冲的频率，步进电机的输入频率不能过高,过高时也会导致电机只响不转。