步进电机常见故障汇总

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1、 步进电机步进电机华中数控孙海亮孙海亮华中数控主要内容主要内容华中数控华中数控一、步进电机常用术语相数：相数：拍数：拍数： 对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用用表示。表示。=360=360度度/ /（转子齿数（转子齿数J J* *运行拍数），运行拍数），以常规二、四相，转子齿为以常规二、四相，转子齿为5050齿电机为例：齿电机为例： 四拍运行时步距角为：四拍运行时步距角为： =360=360度度/ /（5050* *4 4）=1.8=1.8度（俗称整步）度（俗称整步） 八拍运行时步距角：八拍运行时步距角： =360=360度度/ /（5050* *8

2、 8）=0.9=0.9度（俗称半步）度（俗称半步）华中数控步距角：步距角：定位转矩：定位转矩：华中数控华中数控静转矩：静转矩：华中数控步距角精度：步距角精度：失步：失步：失调角：失调角：最大空载起动频率：最大空载起动频率：华中数控最大空载的运行频率：最大空载的运行频率：运行矩频特性：运行矩频特性：华中数控电机的共振点：电机的共振点：电机正反转控制：电机正反转控制：华中数控华中数控华中数控华中数控华中数控华中数控1、永磁步进电机的结构原理（、永磁步进电机的结构原理（励磁式励磁式）FFNSSRA+B-A-B+iitt00AB(a)(b)图1 永磁步进电机结构原理永磁步进电机的结构原理华中数控2 2

3、、反应式步进电机工作原理、反应式步进电机工作原理CABBACii00tt0it (a) (b) 反应式步进电机结构原理图 华中数控 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的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。结构和工作原理。如下：如下：ABCIAIBIC 定子内圆周定子内圆周均匀分布着六个均匀分布着六个磁极，磁极上有磁极，磁极上有励磁绕组，每两励磁绕组，每两个相对的绕组组个相对的绕组组成一相。转子有成一相。转子有四个齿。四个齿。定子定子转子转子CABBCA3412 A相绕组通电，相绕组通电，B、C相相不通电。由于在磁场作用下，不通电。由于在磁场作用下，转子总是力图旋转到磁阻最转

4、子总是力图旋转到磁阻最小的位置，故在这种情况下，小的位置，故在这种情况下，转子必然转到左图所示位置：转子必然转到左图所示位置：1、3齿与齿与A、A极对齐。极对齐。CABBCA3412同理，同理，B相通电时，转子会转过相通电时，转子会转过30 角，角，2、4齿和齿和B、B 磁极轴线对齐；当磁极轴线对齐；当C相通电时，转子相通电时，转子再转过再转过30 角，角，1、3齿和齿和C 、C磁极轴线对齐。磁极轴线对齐。1C342CABBA这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为这种工作方式下，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，一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称

5、为三相单三拍工作方式。所以称为三相单三拍工作方式。 按按AB C A 的顺序给三相绕组的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过过30( (步距角步距角) )，每个通电循环周期，每个通电循环周期( (3拍拍) )转过转过90( (一个齿距角一个齿距角) )。 按按AAB B BC C CA的顺序给三相的顺序给三相绕组轮流通电。绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制这种方式可以获得更精确的控制特性。特性。CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿与齿与A、A 对齐。对齐。 A、B相同时通电，

6、相同时通电，A、A 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，齿，转子转转子转过过15 ，到达左图到达左图所示位置。所示位置。CABBCA3412 B B 相通电，相通电，转子转子2、4齿与齿与B、B 对齐对齐, ,又转又转过过15 。3412CABBCA B、C相同时通电，相同时通电，C 、C 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，转子再转齿，转子再转过过15 。 三相反应式步进电动机的一个通电循环周三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：期如下：AAB B BC C CA，每个循每个循环周期分为六拍。每拍转子转过环周期分为六拍。每拍转子转

7、过15 （步距角），（步距角），一一个通电循环周期个通电循环周期( (6拍拍) )转子转过转子转过90 ( (齿距角齿距角) )。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更与单三拍相比，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。小，更适用于需要精确定位的控制系统中。 按按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电电。每拍有两相绕组同时通电。AB通电通电CABBCA3412BC通电通电3412CABBCACA通电通电CABBCA3412 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循循环周期也分为三拍。每拍

8、转子转过环周期也分为三拍。每拍转子转过30 ( (步距角步距角) )，一一个通电循环周期个通电循环周期( (3拍拍) )转子转过转子转过90 ( (齿距角齿距角) )。 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式：得步距角计算公式：mZr360 步距角步距角Zr 转子齿数转子齿数m 每个通电循环周期的拍数每个通电循环周期的拍数 实用步进电机的步距角多为实用步进电机的步距角多为3 和和1.5 。为了。为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，结构：结构： 华中数控BBB2A2NNSA3NNNC - C

9、剖面B1NSA1SSC34ANDS定子BB2A2NSA3SN34A电机绕组C4D转子永磁体BD - D剖面B1SSA14 华中数控华中数控 VDC PWM A + = - = 电流检测 *i 华中数控 步进电机控制方式方向脉冲步进电机驱动器步进电机驱动器步进电机步进电机工作台工作台(a) 开环控制 比较、补偿脉冲比较、补偿脉冲脉冲混合器脉冲混合器步进电机驱步进电机驱动器动器步进电机步进电机指令指令工作台工作台位置测量位置测量(b) 反馈补偿闭环控制华中数控4 4、步进电机的接线图、步进电机的接线图华中数控华中数控步进电机与控制器连接框图流-+12345614715819210311412513

10、世纪星世纪星HNC-21XS30A+A-B+B-Z+Z-+5V+5VGNDGNDCP+CP-DIR+DIR-PUL+PUL-DIR+DIR-P1P2步进驱动器MS535BDACBDAC电机57HS13混合步进电机A+A-B+B- AC 30V华中数控华中数控华中数控PULSE/CW+PULSE/CW-DIR/CCW+DIR/CCW-RESET+RESET-READYREADYRDYTEMPFLTMOT.CURRSTEP1STEP2CURR.REDPULSE.SYSDC+DC-UVWPELNPEWD3-007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

11、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；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）；U、V、W接电机动力线，PE是地；L、N接供电电源；百格拉公司步进电机百格拉公司步进电机WD3-007WD3-007的面板接线