淺析步進(jìn)電機(jī)

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

2、進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同

3、時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。2、 步進(jìn)電機(jī)的分類、構(gòu)造及特點(diǎn)1） 步進(jìn)電機(jī)的分類按照勵(lì)磁方式分類：1. 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）。2. 永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）。3. 混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）。按輸出力矩大?。?. 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(jìn)電機(jī)的構(gòu)造按照勵(lì)磁方式分類，步進(jìn)電機(jī)可分為永磁式、反應(yīng)式和混合式永磁式步進(jìn)電機(jī)：一般為兩相，輸出力矩大

4、，動(dòng)態(tài)性能好，但步距角大，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，步距角小；但動(dòng)態(tài)性能差?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)：它綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)：

5、轉(zhuǎn)子或定子任何一方具有永磁材料的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)叫永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其不具有永磁材料的一方放有勵(lì)磁繞組，繞組通以勵(lì)磁電流后，建立的磁場(chǎng)與永磁材料的恒定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。勵(lì)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(lì)磁，轉(zhuǎn)子將順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)步距角為45°，改變通電相序就可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)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(dòng)頻率較低?？刂乒β市?，驅(qū)動(dòng)器電壓一般為12V或24V,電流瀕于2A。斷電時(shí)具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。如下圖，為永磁式步進(jìn)電機(jī)

6、內(nèi)部結(jié)構(gòu)。磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也叫反應(yīng)式（BF）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其實(shí)、轉(zhuǎn)子均由軟磁材料沖制、疊壓而成。定子上安裝多相勵(lì)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(gè)大磁極，每個(gè)大磁極上有數(shù)個(gè)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(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)是由單段式演變而來的。各相勵(lì)磁繞組沿軸向分段布置，每段之間的定子齒在徑向互相錯(cuò)開1m齒距（m為相數(shù)），與單段式相比其電感小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)高。但電機(jī)的風(fēng)度差，制造工藝復(fù)雜。多段式軸向磁路的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)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(cuò)開1m齒距（m為相數(shù)）齒距，轉(zhuǎn)子齒不錯(cuò)位。后兩種結(jié)構(gòu)和其他型式的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)目前都已很少采用。不論哪一咱磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，它們的共同特點(diǎn)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(lì)磁電流大，最高20A。   斷電時(shí)沒有定位轉(zhuǎn)矩。   電機(jī)內(nèi)阻尼較小，單步運(yùn)行振蕩時(shí)間較長(zhǎng)。  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(dòng)頻率較低。  控制功率小，驅(qū)動(dòng)器電壓一般為12V或24V,電流瀕于2A。斷電時(shí)具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。如下圖為，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)也叫混合式步進(jìn)電機(jī)：它與反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有任何區(qū)別，只是每極下同時(shí)繞有二相繞組或者繞一相繞組用橋式電路按正負(fù)脈沖供電。轉(zhuǎn)子上有一個(gè)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(cuò)開半個(gè)齒距。當(dāng)某相繞組通以勵(lì)磁電流后，就會(huì)使一端的磁極下的磁通增強(qiáng)而使另一端減弱，異性磁極的情況也是

9、同樣的，一端增強(qiáng)而一端減弱。改變勵(lì)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(dá)到穩(wěn)定平衡位置。這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不僅具有磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距小，運(yùn)行頻率高的特點(diǎn)，還具有永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)消耗功率小的優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展較快的一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。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(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。感應(yīng)子式某種程度上可以看作是低速同步的電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。

10、（必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。如下圖為混合式步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3、 步進(jìn)電機(jī)的工作原理電機(jī)定子有四個(gè)勵(lì)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(duì)N-S齒極，且N、S齒極互相錯(cuò)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(cuò)開：0、1/4、2/4、3/4。以下為四相電機(jī)定、轉(zhuǎn)子展開后的工作原理圖（見圖1）。 2、四相電機(jī)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(shí)，有工作原理圖可看出，定子A極產(chǎn)生S極磁場(chǎng)，由于磁場(chǎng)作用，轉(zhuǎn)子N1齒將與定子A極軸線與

11、相對(duì)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(cuò)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(shí)，N2齒將于B極軸線相對(duì)齊，此時(shí)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(cuò)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(duì)齊，轉(zhuǎn)子再次向右轉(zhuǎn)過1/4,N5齒與A極軸線向右錯(cuò)開1/4。 當(dāng)再到A相通正向電流時(shí)，N5齒與A極軸線相對(duì)齊，至此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A-B-C-D-A通電，電機(jī)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(jī)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(shí)對(duì)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(jī)旋轉(zhuǎn)： 不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)A通正向電流時(shí)N1齒與A極軸線相對(duì)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(shí)同時(shí)在C相通反向電流，在C相通正向電流時(shí)同時(shí)在A相通反相電流，在通B、D相電流時(shí)也一樣。這樣的通電方式顯然比四相單四拍通電時(shí)勵(lì)磁繞組的利用率高，電機(jī)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(lì)磁繞組通電方式稱二相驅(qū)動(dòng)，這樣的電機(jī)稱二相電機(jī)。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。 4、 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)1） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)a) 相數(shù)：是指電機(jī)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(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，

14、其步距角也不同，一般二相電機(jī)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(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?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(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這

15、個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。c) 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。d) 定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）。e) 保持轉(zhuǎn)矩：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N·m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N·m的步進(jìn)電機(jī)。2） 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)a) 步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。b) 失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。d) 最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在

17、某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。e) 最大空載運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。f) 運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如圖6所示。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)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(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。要使

18、平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，或采用小電感大電流的電機(jī)。g) 電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，步進(jìn)電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。因此，在使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)應(yīng)避開此共振區(qū)。5、 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器：是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，電機(jī)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(jìn)驅(qū)動(dòng)器按驅(qū)動(dòng)方法有可

19、分如下四種l 恒流驅(qū)動(dòng)l 單極性驅(qū)動(dòng)l 雙極性驅(qū)動(dòng)l 微步驅(qū)動(dòng)6、 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制原理步距角：控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度?！凹?xì)分驅(qū)動(dòng)”概述：將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動(dòng)方法，稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)，細(xì)分是通過驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)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(jí)近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)合力，會(huì)使轉(zhuǎn)子有N個(gè)新的平衡位置（形成N個(gè)步距角）。對(duì)實(shí)際步距角的作用：在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己對(duì)步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器

20、，則用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以大幅度改變實(shí)際步距角，步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)對(duì)改變實(shí)際步距角的作用幾乎可以忽略不計(jì)。真正的細(xì)分對(duì)驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會(huì)較高。國(guó)內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用對(duì)電機(jī)相電流進(jìn)行“平滑”處理來取代細(xì)分，屬于“假細(xì)分”，“平滑”并不產(chǎn)生微步，會(huì)引起電機(jī)力矩的下降。真正的細(xì)分控制不但不會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，相反，力矩會(huì)有所增加。電機(jī)固有步距角 所用驅(qū)動(dòng)器類型及工作狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真正步距角0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在半步狀態(tài) 0.9°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在5細(xì)分狀態(tài) 0.36°0.9

21、6;/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)0.18°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在20細(xì)分狀態(tài)0.09°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在40細(xì)分狀態(tài)0.045°實(shí)用公式：轉(zhuǎn)速(r/s）=脈沖頻率 /（電機(jī)每轉(zhuǎn)整步數(shù)*細(xì)分?jǐn)?shù)） V：電機(jī)轉(zhuǎn)速（R/S）；P：脈沖頻率（Hz）；e：電機(jī)固有步距角；m：細(xì)分?jǐn)?shù)（整步為1，半步為2）7、 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)使用、控制步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)2） 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)8、 步進(jìn)電機(jī)的選型   &#

22、160;  步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。1、步距角的選擇      電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)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(jī)和細(xì)分驅(qū)動(dòng)器就可。2、靜力矩的選擇      步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載

23、和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)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(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓） 綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟：   4、力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)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(jiǎn)稱PPS) 9、 有關(guān)失步的處理方法失步及其危害：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，每接收一個(gè)控制脈沖就移動(dòng)一個(gè)步距角，即前進(jìn)一步。若連續(xù)地輸入控制脈沖，電動(dòng)機(jī)就相應(yīng)地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步包括丟步和越步。丟步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)小于脈沖數(shù)；越步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)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(yùn)行拍數(shù)的整數(shù)倍。丟步嚴(yán)重時(shí)，將

25、使轉(zhuǎn)子停留在一個(gè)位置上或圍繞一個(gè)位置振動(dòng)，越步嚴(yán)重時(shí)，機(jī)床將發(fā)生過沖。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中的一個(gè)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(dòng)機(jī)失步會(huì)影響數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度，造成數(shù)控機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)子的速度n慢于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即低于換相速度時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生失步。這是因?yàn)檩斎腚妱?dòng)機(jī)的電能不足，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)運(yùn)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不足，拖

26、動(dòng)能力不夠。解決方法：使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(dòng)電流；在高頻范圍轉(zhuǎn)矩不足時(shí)，可適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電壓；改用轉(zhuǎn)矩大的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩減小。為此可適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率，以便提高電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；設(shè)定較長(zhǎng)的加速時(shí)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(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度，這時(shí)定子通電勵(lì)磁的時(shí)間較長(zhǎng)，大于轉(zhuǎn)子步進(jìn)一步所需的時(shí)間，則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得了過多的能量，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使電動(dòng)機(jī)越步。當(dāng)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)那些使負(fù)載上、下動(dòng)作的機(jī)構(gòu)時(shí)，更易產(chǎn)生越步

27、現(xiàn)象，這是因?yàn)樨?fù)載向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩減小。解決方法：減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，以便降低步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及所帶負(fù)載存在慣性 由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身及所帶負(fù)載存在慣性，使得電動(dòng)機(jī)在工作過程中不能立即起動(dòng)和停止，而是在起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)丟步，在停止時(shí)發(fā)生越步。解決方法：通過一個(gè)加速和減速過程，即以較低的速度起動(dòng)，而后逐漸加速到某一速度運(yùn)行，再逐漸減速直至停止。進(jìn)行合理、平滑的加減速控制是保證步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠、高效、精確運(yùn)行的關(guān)鍵。 4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振 共振也是引起失步的一個(gè)原因。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果控制脈沖的頻率等于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的固有頻率，將產(chǎn)生共振。在一個(gè)控制脈沖周期

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

29、160;  對(duì)于三相電機(jī)，將相鄰兩相的電機(jī)線交換， 如：A,B,C三相，交換A,B兩相就可 二步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)大，噪聲也很大，什么原因？   遇到這種情況是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在振蕩區(qū)，解決辦法：1、 改變輸入信號(hào)頻率CP來避開振蕩區(qū)。2、 采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，使步距角減少，運(yùn)行平滑些。 三為什么步進(jìn)電機(jī)通電后，電機(jī)不運(yùn)行？1、 過載堵轉(zhuǎn)（此時(shí)電機(jī)有嘯叫聲）2、 電機(jī)是否處于脫機(jī)狀態(tài)3、 控制系統(tǒng)是否有脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接線是否有問題 四，步進(jìn)電機(jī)抖動(dòng)，不能連續(xù)運(yùn)行，怎么辦？ 1、 遇到這種情況，首先檢查電機(jī)的繞組與驅(qū)動(dòng)器連接有沒有接錯(cuò)2、  檢查

30、輸入脈沖信號(hào)頻率是否太高，是否升降頻設(shè)計(jì)不合理。 五、混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脫機(jī)信號(hào)FREE一般在什么情況下使用? 當(dāng)脫機(jī)信號(hào)FREE為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。在有些自動(dòng)化設(shè)備中，如果在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸（手動(dòng)方式），就可以將FREE信號(hào)置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動(dòng)操作或調(diào)節(jié)。手動(dòng)完成后，再將FREE信號(hào)置高，以繼續(xù)自動(dòng)控制。 六、如何選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電電源？ 確定驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電電壓？ 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)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(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器。如果選擇較低的電壓有利于步機(jī)電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，振動(dòng)小。 八、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度? 細(xì)分也叫微步，主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比如對(duì)步進(jìn)角為1.8°的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)

32、，如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖0.45°，電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。 九、為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降? 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)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(jìn)電機(jī)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用, 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的研制和發(fā)展進(jìn)入了新階段。步進(jìn)電機(jī)除了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、工作可靠, 在精度高等特點(diǎn)。還有下列優(yōu)點(diǎn): 步距值不受各種干擾因素的影響。轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的速度主要取決于脈沖信號(hào)的頻率。轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的總位移量則取決于總的脈沖信號(hào)數(shù)。誤差不積累。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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?？刂菩阅芎?。起動(dòng)、轉(zhuǎn)向及其他任何運(yùn)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(yùn)行時(shí), 任何運(yùn)行方式都不會(huì)丟一步的。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在機(jī)械、治金、電力、紡織、電信、電子、儀表、化工、輕工、辦公自動(dòng)化