步进电机及驱动常见故障分析与处理
步进电机发热原因分析,及处理方法
步进电机发热原因分析，及处理方法步进电机启动后会有一个抑制转动作用的工作电流，就像是电梯悬停在半空中的状态。
就是这个电流，会引起电机发热，这个是正常现象。
1.原因一步进电机最有意义的一个优点就是在开环系统里可以实现精确的控制。
开环控制意味着不需要关于(转子)位置方面的反馈信息。
这种控制避免了使用昂贵的传感器以及象光学编码器这样的反馈设备，因为只需要跟踪输入的步进脉冲就可以知道(转子)的位置。
最近部分客户向我们山社电机工程师反映步进电机也容易出现发热的问题，那么遇到这种情况该怎么解决呢?1、减少步进电机发热，减少发热就是减少铜损和铁损。
减少铜损有两个方向，减少电阴和电流，这就要求在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的电机，对两相步进电机，能用串联的电机就不用并联电机，但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。
2、对于已经选定的电机，则应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能，前者在电机处于静态时自动减少电流，后者干脆将电流切断。
3、另外，细分步进电机驱动器由于电流波形接近正弦，谐波少，电机发热也会较少。
减少铁损的办法不多，电压等级与之有关，高压驱动电机虽然会带来高速特性的提升，但也带来发热的增加。
4、应当选择合适的驱动电机电压等级，兼顾高带性、平稳性和发热、噪音等指标。
2.原因二步进电机发热虽然一般不会影响电机的寿命，对大多数客户没必要理会。
但是严重时会带来一些负面影响。
如步进电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，会影响步进电机的动态响应，高速会容易失步。
又如有些场合不允许步进电机的过度发热，如医疗器械和高精度的测试设备等。
因此对步进电机的发热应当进行必要的控制。
电机发热的原因有这几个方面：1、驱动器所设的电流比电机的额定电流大。
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
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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；
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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
步进电机失步处理方法
步进电机失步处理方法步进电机是一种常见的电机类型，具有精度高、控制方便等优点，广泛应用于各种领域。
但是，在使用步进电机时，时常会遇到步进电机失步的问题，这就需要我们在日常应用时合理处理。
下面，我们就来仔细讨论一下步进电机失步的处理方法。
一、检查电机驱动器和线路：步进电机的运转是由驱动器来实现的，因此，我们首先需要检查驱动器是否正常，以及线路是否连接正确。
可以更换电机驱动器或调整电机线路，确保连接正确，能够避免由于外界干扰或者连接错误导致的失步问题。
二、更换电机型号：如果对于所使用的电机型号来说，输出扭矩过小时，步进电机很容易就会失步。
因此，更换适当的电机型号是一种解决方式。
在选择电机型号的时候，我们要注意电机的输出扭矩、步数角度以及转速等参数。
三、增加等待时间：有时候，步进电机可能会失步在步骤变化的交界面。
我们可以通过增加等待时间的方式来解决这类问题。
这样能够保持电机的持续运转，同时在转向时，减缓步进电机的速度。
在机器运行时通过参数设置来控制等待时间，可以避免电机失步的情况。
四、增加电机驱动电流：适当调整电机驱动器的参数，增加电机驱动电流，能够提高电机的输出扭矩，从而避免电机失步的情况。
但是要注意驱动电流不能超过电机额定电流，否则会损坏电机。
五、改变步进电机的饱和磁阻：通过改变步进电机饱和磁阻，可以改善步进电机失步的情况，提高步进电机的输出扭矩。
但是要注意不要将磁阻改得过低，否则会造成电机电流过大，从而导致电机失步。
总之，步进电机失步的处理方法有很多，我们需要根据具体的情况进行选择。
在平时应用中，我们要注意保持电机的正常运转，避免外部干扰，及时发现并解决步进电机失步的问题。
只要采取正确的处理方式，我们就能够顺利地完成使用步进电机的各项任务。
步进电机及驱动常见故障分析与处理
驱动器噪音
总结词
驱动器噪音表现为电机在运行过 程中发出异常声响，可能是由于 电机内部元件损坏、电机安装不 良等原因引起的。
详细描述
在处理噪音故障时，应先检查电 机内部元件是否正常，再检查电 机安装是否牢固，最后检查电机 运行参数是否正常。
03
步进电机及驱动故障处理 方法
电机失步处理方法
总结词
电机失步是指电机运行过程中出现步数丢失的现象，可能是由于驱动器故障、电机本身问题或控制信 号问题等原因导致。
步进电机及驱动常见 故障分析与处理
目录
• 步进电机常见故障分析 • 步进电机驱动器常见故障分析 • 步进电机及驱动故障处理方法 • 步进电机驱动器故障处理方法 • 预防性维护和保养建议
01
步进电机常见故障分析
电机失步
总结词
电机失步是指步进电机在运行过程中不能按照指令进行精确的定位或产生较大 的累计误差。
要点二
详细描述
当驱动器有噪音时，应首先检查电机是否正常，电机是否 有损坏或故障。然后检查驱动器是否正常，驱动器是否有 损坏或故障。接着检查线路是否正常，线路是否有短路或 断路等问题。最后检查负载是否过大，负载过大也会导致 驱动器噪音过大。
05
预防性维护和保养建议
定期检查和清洁
定期检查步进电机及驱动的外观， 确保没有明显的破损或异常。
清洁电机和驱动器表面，去除灰 尘和杂物，保持清洁的运行环境。
检查电机和驱动器的连接线，确 保没有松动或破损，如有需要应
及时更换。
定期更换磨损部件
定期检查步进电机及 驱动的轴承、齿轮等 关键部件，确保没有 过度磨损。
定期润滑电机和驱动 器的轴承，保证其顺 畅运转。
对于磨损严重的部件 应及时更换，避免影 响电机的正常运行。
步进电机常见故障
步进电机常见问题及解决办法：一，如何控制步进电机的方向？1、可以改变控制系统的方向电平信号2、可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下：对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。
对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，如：A,B,C三相，交换A,B两相就可二，步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法：1、改变输入信号频率CP来避开振荡区。
2、采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。
三，为什么步进电机通电后，电机不运行？有以下几种原因会造成电机不转：1、过载堵转（此时电机有啸叫声）2、电机是否处于脱机状态3、控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题四，步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。
五、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。
在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。
手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。
六、如何选择步进电机驱动器供电电源？确定驱动器的供电电压，然后确定工作电流；供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。
如果采用线性电源，电源电流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。
七、如何选择步进电机驱动器供电电压？步进电机驱动器，都是宽压输入，输入电压很大的范围可以选择；电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。
如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。
步进电机存在的问题及解决
案例二：某工厂步进电机过热问题的改善
总结词
通过改进散热设计，提高散热效率，解决过热问题
详细描述
某工厂的步进电机在长时间运行后出现过热问题，影 响了电机的性能和寿命。通过分析热源和散热路径， 对电机的散热设计进行了改进，提高了散热效率。同 时，优化了电机的控制逻辑，减小了电机的发热量。 这些措施有效地解决了步进电机的过热问题。
定位精度问题
总结词
定位精度问题是指步进电机在运行过程中无法准确到达指定位置的现象。
详细描述
定位精度问题可能是由于传动系统误差、编码器精度不足或驱动器控制算法不准确等原因引起的。为 了提高定位精度，可以采取一系列措施，如优化传动系统设计、选用高精度编码器和改进驱动器控制 算法等。此外，定期对设备进行维护和校准也是保持定位精度的关键。
使用不当
超出电机的承受范围进行工作，如过载或过速，导致电机损 坏。
03
CHAPTER
解决策略与方案
优化设计
总结词
优化设计是解决步进电机问题的根本途 径，通过改进电机结构、减少摩擦和降 低热损失等措施，提高电机的性能和稳 定性。
VS
详细描述
优化设计主要包括改进电机结构、优化材 料选择、改进电磁场设计等方面。通过采 用新型材料和先进的电磁设计，可以显著 提高电机的扭矩密度、减少摩擦和热损失 ，从而提高电机的效率和可靠性。
共振与噪音
总结词
共振是指步进电机在运行过程中与某些频率发生共振，导致噪音和振动。
详细描述
共振和噪音问题通常是由于电机设计或制造不良引起的。此外，驱动器参数设置不当也可能导致共振和噪音问题。 为了解决这一问题，可以调整驱动器的参数，如细分、电流和速度等，以改变电机的动态特性，避免共振和噪音 的产生。
步进电机常见失步原因
对经济型数控舰床在加工过程中，引起步进电动机失步的原因进行了全面分析，并提出了相应的解决方法。
步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，因其简单的结构、低廉的价格和可靠的性能，在经济型数控机床中得到了广泛应用，在我国机床行业的数控化进程中占有重要的地位。
步进电动机经常被用于精确定位的场合，因而保证电动机不发生失步至关重要。
失步及其危害步进电动机正常工作时，每接收一个控制脉冲就移动一个步距角，即前进一步。
若连续地输入控制脉冲，电动机就相应地连续转动。
步进电动机失步包括丢步和越步。
丢步时，转子前进的步数小于脉冲数；越步时，转子前进的步数多于脉冲数。
一次丢步和越步的步距数等于运行拍数的整数倍。
丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动，越步严重时，机床将发生过冲。
步进电动机是开环进给系统中的一个重要环节，其性能直接影响着数控系统的性能。
电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度，造成数控机床加工精度下降。
失步原因及解决方法1．转子的加速度慢子步进电动机的旋转磁场转子的力n速度慢于步进电动机的旋转磁场，即低于换相速度时，步进电动机会产生失步。
这是因为输入电动机的电能不足，在步进电动机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。
由于步进电动机的动态输出转矩随着连续运行频率的上升而降低，因而，凡是比该频率高的工作频率都将产生丢步。
这种失步说明步进电动机的转矩不足，拖动能力不够。
解决方法：①使步进电动机本身产生的电磁转矩增大。
为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流；在高频范围转矩不足时，可适当提高驱动电路的驱动电压；改用转矩大的步进电动机等。
②使步进电动机需要克服的转矩减小。
为此可适当降低电动机运行频率，以便提高电动机的输出转矩；设定较长的加速时间，以便转子获得足够的能量。
2．转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，这时定子通电励磁的时间较长，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，使得步进电动机产生的输出转矩增大，从而使电动机越步。
步进电机伺服系统一类故障的分析和处理
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同给出的两种定义名称。
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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。
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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
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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。
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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。
XS30
CP+ 14 7 CP-
DIR+ 15
DIR8
1 A+ 9 A-
2 B+
10 B3 Z+ 11 Z-
4 +5V 12 +5V 5 GND 13 GND
P1 PUL+ PULDIR+
-+ P2
1 2
DIR-
步进驱动器 MS535
A+
3
A
4 A-
AC
5 B+ B-
6
BD BD
C
电机
57HS13 混合步进电机
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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；
可变磁阻式步进电机又称为反应式步进电机，它的工作原理是由改变 电动机的定子和转子的软钢齿之间的电磁引力来改变定子和转子的 相对位置，这种电动机结构简单、步距角小。
永磁式步进电机的转子铁心上装有多条永久磁铁，转子的转动与定 位是由定、转子之间的电磁引力与磁铁磁力共同作用的。与反应式 步进电机相比，相同体积的永磁式步进电动机转矩大，步距角也大。
FLT灯亮表示驱动器故障； 功能选择：MOT.CURR—设置电机相电流；
STEP1、STEP2—设置电机每转的步数；
PULSE.SYS—可设置成“脉冲和方向”控制方式； 也可设置成“正转和反转”控制方式；
CURR.RED—用于设置半流功能； 功 率 接 口 ： DC+和 DC-接 制 动 电 容（ 用 户 使 用 时 请 与 代 理 商 联 系 ） ；
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（二）静态矩角特性和最大静转矩特性：
U、V、W接电机动力线，PE是地； 整理ppt L、 N接 供 电 电 源 ；
控制信号定义
PULSE： 脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。 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。 RESET：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复
位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无 保持扭矩。 READDY: 输入报警信号：READY是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭
合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电 流
是：35VDC，10mA≤I≤200mA，电阻性负载。如用该继电器，要把他串 联
到CNC的某输入端。当驱动器正常工作时继电器闭合，外部24VDC通过 继
步进电机的控制方式一般可分为开环控制和反馈补偿闭环控制,见下图a 和下图b.
方向 脉冲 步进电机驱动器
步进电机
工作台
(a) 开环控制
指令
脉冲混合器
步进电机驱 动器
步进电机
比较、补偿脉冲
位置测量
(b) 反馈补偿闭环控制
步进电机控制方式
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工作台
（四）. 步进电机的接线图
AC 30V
世纪星 HNC-21
图9 步进电机与控制器连接框图流
整ห้องสมุดไป่ตู้ppt
百格拉公司步进电机WD3-007的面板接线图
PULSE/CW+ PULSE/CWDIR/CCW+ DIR/CCWRESET+ RESETREADY READY
RDY TEMP
FLT
MOT.CURR
STEP1 STEP2 CURR.RED PULSE.SYS
步进驱动系统原理 常见故障 分析及处理
整理ppt
一、步进电机的工作原理
步进电机是一种能将数字脉冲以轴步进一个步距 角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换 为角位移，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。
步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用下图<a>双管串联电路, 双极性电流一般采用下图<b>的H桥电路; 对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,<c>
VDC
VDC
VDC
(a)
(b)
(c)
整理ppt
（二）步进电动机绕组电流控制电路
i* +
A
=
-
=
VDC
PWM
电流检测
整理ppt
（三）.控制方式：
DC+ DCU V W PE L N PE
信号接口：PULSE+—电机输入控制脉冲信号； 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；
状态指示：RDY灯亮表示驱动器正常工作； TEMP灯亮表示驱动器超温；