1、淺析步進電機邸維漢目錄1、 引言2、 步進電機的分類、構(gòu)造及特點3、 步進電機的工作原理4、 步進電機的技術(shù)指標(biāo)5、 步進驅(qū)動器簡述6、 步進驅(qū)動器控制原理7、 步進電機的驅(qū)動1) PLC控制步進電機2) 單片機控制步進電機8、 步進電機的選型9、 有關(guān)失步的處理方法10、 步進電機的常見故障及處理方法11、 步進電機的應(yīng)用12、 步進電機的發(fā)展方向13、 參考文獻1、 引言步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步

2、進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同

3、時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。2、 步進電機的分類、構(gòu)造及特點1） 步進電機的分類按照勵磁方式分類：1. 反應(yīng)式步進電機（VR）。2. 永磁式步進電機（PM）。3. 混合式步進電機（HB）。按輸出力矩大小：1. 伺服式2. 功率式按定子數(shù)分：1. 單定子式2. 雙定子式3. 三定子式4. 多定子式步進電機的構(gòu)造按照勵磁方式分類，步進電機可分為永磁式、反應(yīng)式和混合式永磁式步進電機：一般為兩相，輸出力矩大

4、，動態(tài)性能好，但步距角大，步進角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進電機：一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角小；但動態(tài)性能差。混合式步進電動機：它綜合了反應(yīng)式、永磁式步進電動機兩者的優(yōu)點，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進電動機。它有時也稱作永磁感應(yīng)子式步進電動機。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。下面分別介紹各自的結(jié)構(gòu)：永磁式步進電動機：

5、轉(zhuǎn)子或定子任何一方具有永磁材料的步進電動機叫永磁式步進電動機，其不具有永磁材料的一方放有勵磁繞組，繞組通以勵磁電流后，建立的磁場與永磁材料的恒定磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。勵磁繞組一般為二相或四相.A、B二相控制繞組當(dāng)按AB（-A）（-B）A.順序通電勵磁，轉(zhuǎn)子將順時針方向轉(zhuǎn)動，此時步距角為45°，改變通電相序就可以改變轉(zhuǎn)動方向。永磁步進電動機的特點是：步距角大，例如15°、22.5°、45°、90°等。相數(shù)大多為二相或四相。啟動頻率較低。控制功率小，驅(qū)動器電壓一般為12V或24V,電流瀕于2A。斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。如下圖，為永磁式步進電機

6、內(nèi)部結(jié)構(gòu)。磁阻式步進電動機也叫反應(yīng)式（BF）步進電動機，其實、轉(zhuǎn)子均由軟磁材料沖制、疊壓而成。定子上安裝多相勵磁繞組。轉(zhuǎn)子上無任何繞組，轉(zhuǎn)子圓周外表面均勻分布若干齒和槽。定子上均勻分布若干個大磁極，每個大磁極上有數(shù)個小齒和槽。其磁路結(jié)構(gòu)為單段式徑向磁路。此外還有多段式徑向磁路和多段式軸向磁路結(jié)構(gòu)。磁阻式步進電動機相數(shù)一般為三相、四相、五相、六相。多段式徑向磁路的磁阻式步進電動機是由單段式演變而來的。各相勵磁繞組沿軸向分段布置，每段之間的定子齒在徑向互相錯開1m齒距（m為相數(shù)），與單段式相比其電感小，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)性能指標(biāo)高。但電機的風(fēng)度差，制造工藝復(fù)雜。多段式軸向磁路的步進電動機的勵磁繞組為

7、環(huán)形繞組，繞組制造和安裝都很方便。定子沖片為內(nèi)齒狀的環(huán)形沖片，定子齒數(shù)和轉(zhuǎn)子齒數(shù)相等。每段之間定子齒在徑向依次錯開1m齒距（m為相數(shù)）齒距，轉(zhuǎn)子齒不錯位。后兩種結(jié)構(gòu)和其他型式的磁阻式步進電動機目前都已很少采用。不論哪一咱磁阻式步進電動機，它們的共同特點是：   定轉(zhuǎn)子間氣隙小，一般為0.030.07mm   步距角小，最小可做到10'。   勵磁電流大，最高20A。   斷電時沒有定位轉(zhuǎn)矩。   電機內(nèi)阻尼較小，單步運行振蕩時間較長。  步距角大，例如15°

8、、22.5°、45°、90°等。  相數(shù)大多為二相或四相。 啟動頻率較低。  控制功率小，驅(qū)動器電壓一般為12V或24V,電流瀕于2A。斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。如下圖為，反應(yīng)式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)。感應(yīng)子式步進電機也叫混合式步進電機：它與反應(yīng)式步進電動機沒有任何區(qū)別，只是每極下同時繞有二相繞組或者繞一相繞組用橋式電路按正負脈沖供電。轉(zhuǎn)子上有一個圓柱形磁鋼，沿軸向充磁，兩端分別放置由軟磁材料制成有齒的導(dǎo)磁體并沿圓周方向錯開半個齒距。當(dāng)某相繞組通以勵磁電流后，就會使一端的磁極下的磁通增強而使另一端減弱，異性磁極的情況也是

9、同樣的，一端增強而一端減弱。改變勵磁繞組通電的相序，產(chǎn)生合成轉(zhuǎn)矩可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過14齒距達到穩(wěn)定平衡位置。這種步進電動機不僅具有磁阻式步進電動機步距小，運行頻率高的特點，還具有永磁步進電動機消耗功率小的優(yōu)點，是目前發(fā)展較快的一種步進電動機。感應(yīng)子式與傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。

10、（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。如下圖為混合式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3、 步進電機的工作原理電機定子有四個勵磁繞阻，轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，并加有永磁體使轉(zhuǎn)子軸向分布若干對N-S齒極，且N、S齒極互相錯開1/2(為相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離，即齒距)。定轉(zhuǎn)子齒幾何軸線依次向左錯開：0、1/4、2/4、3/4。以下為四相電機定、轉(zhuǎn)子展開后的工作原理圖（見圖1）。 2、四相電機旋轉(zhuǎn)： 以四相單四拍即ABCDA通電方式，轉(zhuǎn)子不受外力為例。 第一拍：當(dāng)A相通正向電流（如圖示電流方向），B、C、D相不通電時，有工作原理圖可看出，定子A極產(chǎn)生S極磁場，由于磁場作用，轉(zhuǎn)子N1齒將與定子A極軸線與

11、相對齊，而N2齒與B極，N3齒與C極，N4齒與D極，N5齒與A極的軸線以次向右錯開1/4, 2/4, 3/4,1。（如圖1） 第二拍：當(dāng)B相通正向電流，A、C、D相不通電時，N2齒將于B極軸線相對齊，此時轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過1/4，而N3齒與C極，N4齒與D極，N5齒與A極軸線以次向右錯開1/4, 2/4, 3/4。 同理，第三拍C相通正向電流，轉(zhuǎn)子又向右轉(zhuǎn)過1/4。第四拍D相通正向電流，D與N4相對齊，轉(zhuǎn)子再次向右轉(zhuǎn)過1/4,N5齒與A極軸線向右錯開1/4。 當(dāng)再到A相通正向電流時，N5齒與A極軸線相對齊，至此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按A-B-C-D-A通電，電機就按每步（每脈沖）1/4向右連續(xù)

12、旋轉(zhuǎn)。如按A-D-C-B-A通電，電機則反轉(zhuǎn)。 如果通的不是正向電流而是反向電流，定子產(chǎn)生的不是S極而是N極，每相通電時對應(yīng)的S齒與其軸線向?qū)R，旋轉(zhuǎn)的方向不變。 3、二相電機旋轉(zhuǎn)： 不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)A通正向電流時N1齒與A極軸線相對齊，S3齒與C極軸線向?qū)R，與C相通反相電流的效果一樣。A相通反向電流和C相通正向電流的效果一樣。同樣B相和D相的關(guān)系與A和C的關(guān)系一樣。 在A相通正向電流時同時在C相通反向電流，在C相通正向電流時同時在A相通反相電流，在通B、D相電流時也一樣。這樣的通電方式顯然比四相單四拍通電時勵磁繞組的利用率高，電機產(chǎn)生的力矩大。用A表示A相通正相電流，表示A相通反向電流，B表示

13、B相通正向電流，表示B相通反向電流。四相單四拍ABCDA通電方式就可以用ABA單四拍的通電方式。這種只有A，B二種勵磁繞組通電方式稱二相驅(qū)動，這樣的電機稱二相電機。 感應(yīng)子式步進電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 4、 步進電機的技術(shù)指標(biāo)1） 步進電機的靜態(tài)指標(biāo)a) 相數(shù)：是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，

14、其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。b) 步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這

15、個步距角可以稱之為“電機固有步距角”，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。c) 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，或指電機轉(zhuǎn)過一個步距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。d) 定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。e) 保持轉(zhuǎn)矩：是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減

16、，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N·m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N·m的步進電機。2） 步進電機的動態(tài)指標(biāo)a) 步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。b) 失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。c) 失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。d) 最大空載起動頻率：電機在

17、某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。e) 最大空載運行頻率：電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。f) 運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如圖6所示。電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。如圖7所示其中，曲線3電流最大、或電壓最高；曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。要使

18、平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，或采用小電感大電流的電機。g) 電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，步進電機的共振區(qū)一般在50轉(zhuǎn)/分至80轉(zhuǎn)/分之間或在180轉(zhuǎn)/分左右，電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。因此，在使用步進電機時應(yīng)避開此共振區(qū)。5、 步進驅(qū)動器簡述步進驅(qū)動器：是一種能使步進電機運轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，電機的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以控制脈沖頻率可以精確調(diào)速，控制脈沖數(shù)就可以精確定位。步進驅(qū)動器按驅(qū)動方法有可

19、分如下四種l 恒流驅(qū)動l 單極性驅(qū)動l 雙極性驅(qū)動l 微步驅(qū)動6、 步進驅(qū)動器控制原理步距角：控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。“細分驅(qū)動”概述：將“電機固有步距角”細分成若干小步的驅(qū)動方法，稱為細分驅(qū)動，細分是通過驅(qū)動器精確控制步進電動機的相電流實現(xiàn)的，與電機本身無關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場合力，會使轉(zhuǎn)子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。對實際步距角的作用：在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己對步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器

20、，則用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以大幅度改變實際步距角，步進電機的相數(shù)對改變實際步距角的作用幾乎可以忽略不計。真正的細分對驅(qū)動器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會較高。國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用對電機相電流進行“平滑”處理來取代細分，屬于“假細分”，“平滑”并不產(chǎn)生微步，會引起電機力矩的下降。真正的細分控制不但不會引起電機力矩的下降，相反，力矩會有所增加。電機固有步距角 所用驅(qū)動器類型及工作狀態(tài)電機運行時的真正步距角0.9°/1.8°驅(qū)動器工作在半步狀態(tài) 0.9°0.9°/1.8°驅(qū)動器工作在5細分狀態(tài) 0.36°0.9

21、6;/1.8°驅(qū)動器工作在10細分狀態(tài)0.18°0.9°/1.8°驅(qū)動器工作在20細分狀態(tài)0.09°0.9°/1.8°驅(qū)動器工作在40細分狀態(tài)0.045°實用公式：轉(zhuǎn)速(r/s）=脈沖頻率 /（電機每轉(zhuǎn)整步數(shù)*細分數(shù)） V：電機轉(zhuǎn)速（R/S）；P：脈沖頻率（Hz）；e：電機固有步距角；m：細分數(shù)（整步為1，半步為2）7、 步進電機的驅(qū)動使用、控制步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：1） PLC控制步進電機2） 單片機控制步進電機8、 步進電機的選型   &#

22、160;  步進電機有步距角（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，步進電機的型號便確定下來了。1、步距角的選擇      電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。一般采用二相0。9度/1。8度的電機和細分驅(qū)動器就可。2、靜力矩的選擇      步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載

23、和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）3、電流的選擇      靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟：   4、力矩與功率換算 步進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩

24、來衡量，力矩與功率換算如下： P=M=2n/60P=2nM/60其P為功率單位為瓦，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=2fM/400(半步工作）其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS) 9、 有關(guān)失步的處理方法失步及其危害：步進電動機正常工作時，每接收一個控制脈沖就移動一個步距角，即前進一步。若連續(xù)地輸入控制脈沖，電動機就相應(yīng)地連續(xù)轉(zhuǎn)動。步進電動機失步包括丟步和越步。丟步時，轉(zhuǎn)子前進的步數(shù)小于脈沖數(shù)；越步時，轉(zhuǎn)子前進的步數(shù)多于脈沖數(shù)。一次丟步和越步的步距數(shù)等于運行拍數(shù)的整數(shù)倍。丟步嚴重時，將

25、使轉(zhuǎn)子停留在一個位置上或圍繞一個位置振動，越步嚴重時，機床將發(fā)生過沖。步進電動機是開環(huán)進給系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，其性能直接影響著數(shù)控系統(tǒng)的性能。電動機失步會影響數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度，造成數(shù)控機床加工精度下降。 失步原因及解決方法1轉(zhuǎn)子的加速度慢子步進電動機的旋轉(zhuǎn)磁場 轉(zhuǎn)子的速度n慢于步進電動機的旋轉(zhuǎn)磁場，即低于換相速度時，步進電動機會產(chǎn)生失步。這是因為輸入電動機的電能不足，在步進電動機中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。由于步進電動機的動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)運行頻率的上升而降低，因而，凡是比該頻率高的工作頻率都將產(chǎn)生丟步。這種失步說明步進電動機的轉(zhuǎn)矩不足，拖

26、動能力不夠。解決方法：使步進電動機本身產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大。為此可在額定電流范圍內(nèi)適當(dāng)加大驅(qū)動電流；在高頻范圍轉(zhuǎn)矩不足時，可適當(dāng)提高驅(qū)動電路的驅(qū)動電壓；改用轉(zhuǎn)矩大的步進電動機等。使步進電動機需要克服的轉(zhuǎn)矩減小。為此可適當(dāng)降低電動機運行頻率，以便提高電動機的輸出轉(zhuǎn)矩；設(shè)定較長的加速時間，以便轉(zhuǎn)子獲得足夠的能量。 2轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度，這時定子通電勵磁的時間較長，大于轉(zhuǎn)子步進一步所需的時間，則轉(zhuǎn)子在步進過程中獲得了過多的能量，使得步進電動機產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使電動機越步。當(dāng)用步進電動機驅(qū)動那些使負載上、下動作的機構(gòu)時，更易產(chǎn)生越步

27、現(xiàn)象，這是因為負載向下運動時，電動機所需的轉(zhuǎn)矩減小。解決方法：減小步進電動機的驅(qū)動電流，以便降低步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。3步進電動機及所帶負載存在慣性 由于步進電動機自身及所帶負載存在慣性，使得電動機在工作過程中不能立即起動和停止，而是在起動時出現(xiàn)丟步，在停止時發(fā)生越步。解決方法：通過一個加速和減速過程，即以較低的速度起動，而后逐漸加速到某一速度運行，再逐漸減速直至停止。進行合理、平滑的加減速控制是保證步進驅(qū)動系統(tǒng)可靠、高效、精確運行的關(guān)鍵。 4步進電動機產(chǎn)生共振 共振也是引起失步的一個原因。步進電動機處于連續(xù)運行狀態(tài)時，如果控制脈沖的頻率等于步進電動機的固有頻率，將產(chǎn)生共振。在一個控制脈沖周期

28、內(nèi)，振動得不到充分衰減，下一個脈沖就來到，因而在共振頻率附近動態(tài)誤差最大并會導(dǎo)致步進電動機失步。解決方法：適當(dāng)減小步進電動機的驅(qū)動電流；采用細分驅(qū)動方法；采用阻尼方法，包括機械阻尼法。以上方法都能有效消除電動機振蕩，避免失步現(xiàn)象發(fā)生。5. 步進電機溫度過高會使電機的磁性材料退磁,會導(dǎo)致力矩下降，也會導(dǎo)致失步。10、 步進電機的常見故障及處理方法一 如何控制步進電機的方向？1、 可以改變控制系統(tǒng)的方向電平信號 2、 可以調(diào)整電機的接線來改變方向具體做法如下：     對于兩相電機，只需將其中一相的電機線交換接入驅(qū)動器即可，如A+和A-交換。 &#

29、160;  對于三相電機，將相鄰兩相的電機線交換， 如：A,B,C三相，交換A,B兩相就可 二步進電機振動大，噪聲也很大，什么原因？   遇到這種情況是因為步進電機工作在振蕩區(qū)，解決辦法：1、 改變輸入信號頻率CP來避開振蕩區(qū)。2、 采用細分驅(qū)動器，使步距角減少，運行平滑些。 三為什么步進電機通電后，電機不運行？1、 過載堵轉(zhuǎn)（此時電機有嘯叫聲）2、 電機是否處于脫機狀態(tài)3、 控制系統(tǒng)是否有脈沖信號給步進電機驅(qū)動器，接線是否有問題 四，步進電機抖動，不能連續(xù)運行，怎么辦？ 1、 遇到這種情況，首先檢查電機的繞組與驅(qū)動器連接有沒有接錯2、  檢查

30、輸入脈沖信號頻率是否太高，是否升降頻設(shè)計不合理。 五、混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用? 當(dāng)脫機信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。 六、如何選擇步進電機驅(qū)動器供電電源？ 確定驅(qū)動器的供電電壓，然后確定工作電流；供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，     電源電流

31、一般可取I的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.52.0倍。 七、如何選擇步進電機驅(qū)動器供電電壓？ 步進電機驅(qū)動器，都是寬壓輸入，輸入電壓很大的范圍可以選擇；電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(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)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。如果選擇較低的電壓有利于步機電機的平穩(wěn)運行，振動小。 八、細分驅(qū)動器的細分數(shù)是否能代表精度? 細分也叫微步，主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細分技術(shù)的一個附帶功能。比如對步進角為1.8°的兩相混合式步進電機

32、，如果細分驅(qū)動器的細分數(shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達到或接近0.45°，還取決于細分驅(qū)動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。 九、為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降? 當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 11、 步進電機的應(yīng)用隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展及電子技術(shù)和計算機的應(yīng)用, 步進電動機及驅(qū)動器的研制和發(fā)展進入了新階段。步進電機除了結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便、工作可靠, 在精度高等特點。還有下列優(yōu)點: 步距值不受各種干擾因素的影響。轉(zhuǎn)子運動的速度主要取決于脈沖信號的頻率。轉(zhuǎn)子運動的總位移量則取決于總的脈沖信號數(shù)。誤差不積累。步進電動機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度與理論步距值之間總有一定的誤差, 走任意步數(shù)以后, 也總有一定的誤差。但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零, 所以步距的誤差不積累。控制性能好。起動、轉(zhuǎn)向及其他任何運行方式的改變, 都在少數(shù)脈沖內(nèi)完成。在一定的頻率范圍內(nèi)運行時, 任何運行方式都不會丟一步的。由于步進電動機有上述特點和優(yōu)點而廣泛應(yīng)用在機械、治金、電力、紡織、電信、電子、儀表、化工、輕工、辦公自動化