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
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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
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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
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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。
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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
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特殊的电动机，具有精准定位、高可靠性和良好的响应性能等特点，在各种自动化设备中得到广泛应用。
那么，步进电机是如何工作的呢？本文将详细介绍步进电机的工作原理。
1. 概述步进电机是将电脉冲信号转化为机械转动的电动机。
它的转角位置移动是以固定的步进角度进行的。
步进电机主要由定子和转子组成，定子上有若干个电磁绕组，转子则有若干个磁极。
2. 电磁绕组原理步进电机的定子上有若干对对称排列的电磁绕组，每一对绕组都可以视为一个电磁铁（磁极）。
电流通入绕组时会产生磁场，当绕组的磁场发生变化时，会对转子上的磁极产生吸引或排斥作用。
3. 磁极原理步进电机的转子上有若干对对称排列的磁极，每一对磁极都可以视为一个磁铁。
当与定子上的绕组产生电流时，定子绕组的磁场就会对转子磁极产生作用。
根据磁场的吸引或排斥，转子上的磁极会按照一定的步进角度发生转动。
4. 工作原理步进电机通过控制电流在定子绕组的开闭来实现转子的转动。
控制电流的方式有两种：全步进控制和半步进控制。
4.1 全步进控制全步进控制是控制电流按照固定的步长变化，使得转子按照一个完整的步进角度进行转动。
步进电机一般采用双极性驱动模式，即两相绕组的电流方向相反。
通过控制两相绕组的电流通断，可以实现转子的正转、反转和停止。
4.2 半步进控制半步进控制是在全步进控制的基础上，通过改变驱动信号的方式，使得转子每步的步角减半。
半步进控制方式可以实现步进电机的更精细定位。
5. 驱动方式步进电机常用的驱动方式有两种：电流驱动和脉冲驱动。
5.1 电流驱动电流驱动是通过直接控制绕组的电流来实现转子的转动。
控制电流大小和方向可以调节步进电机的速度和方向。
5.2 脉冲驱动脉冲驱动是通过发送脉冲信号来控制步进电机的转动。
脉冲信号的频率和脉冲数可以调节步进电机的旋转速度和移动距离。
6. 应用领域步进电机广泛应用于机床、打印机、纺织机械、机器人、数码相机、激光切割机等自动化设备中。
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理步进电机是一种特殊的电动机，其运动是由控制信号驱动的，每次控制信号的到来会使电机向前或向后转动一定的角度。
步进电机的工作原理是通过电磁场的变化来实现转动。
本文将从步进电机的结构、原理、分类及应用等方面进行详细阐述。
一、步进电机的结构步进电机由转子和定子两部分组成。
转子是由一组磁极组成，通常有两种类型：永磁转子和电磁转子。
定子是由一组线圈组成，线圈的数目和磁极数目相等。
当通电时，定子线圈中会产生磁场，与磁极相互作用，从而使转子转动。
二、步进电机的原理步进电机的原理是利用电磁场的变化来实现转动。
当定子线圈通电时，会产生磁场，磁场会与转子的磁极相互作用，从而使转子转动。
通常情况下，步进电机是通过控制信号来控制定子线圈的通断，从而实现电机的转动。
控制信号的波形可以是脉冲信号、方波信号等。
三、步进电机的分类步进电机根据其结构和工作原理的不同，可以分为以下几种类型： 1、永磁式步进电机永磁式步进电机的转子由永磁体组成，定子由线圈组成。
当定子线圈通电时，会产生磁场，与永磁体相互作用，从而使转子转动。
永磁式步进电机具有结构简单、工作可靠、转矩大等优点。
2、单相步进电机单相步进电机是一种简单的步进电机，由一组线圈和一个铁芯组成。
当线圈通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。
单相步进电机的结构简单，但转矩较小，通常用于一些低功率的应用。
3、双相步进电机双相步进电机是一种常用的步进电机，由两组线圈和一个铁芯组成。
当两组线圈交替通电时，会产生磁场，与铁芯相互作用，从而使转子转动。
双相步进电机具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些自动化设备中。
4、混合式步进电机混合式步进电机是一种综合了永磁式和电磁式步进电机的特点的电机。
其转子由永磁体和电磁线圈组成，具有转矩大、精度高等优点，广泛应用于一些高精度的自动化设备中。
四、步进电机的应用步进电机具有结构简单、精度高、转矩大等优点，广泛应用于一些自动化设备中。
步进电机的常见故障及工作原理
步进电机的常见故障及工作原理The manuscript was revised on the evening of 2021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°或15°；反应式一般为三相，实现大转矩输出，步距角为°；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°，无相步距角为°。
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。
步进电机工作原理
所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA' 通电，转子转了15°。
B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。
A
B'
C'
C
B
A'
总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称 为： AB BC CA AB 共三拍。
步进电机的种类：
通常按励磁方式分为三大类： 1）反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应 用最广。 2）永磁式：转子的极数=每相定子极数，不开小齿， 步距角较大，力矩较大。 3）感应子式(混合式)： 开小齿，混合反应式与永磁 式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。
以反应式为例说明步进电机的结构和原理
特点：
步进电动机矩频特性
下降曲线。以最 大负载转矩（启 动转矩）Tq为起 点，随着控制脉 冲频率增加，步 进电动机的转速 逐步升高、而带 负载能力却下降
步进电动机的驱动
步进电动机的驱动电源主要由脉冲发生器、脉冲分配器 和脉冲放大器（也称功率放大器）三部分组成。
步进驱动器与电机的接线
在步进驱动模块面板的24V和0V端子引入DC 24V 电源。 驱动器的输入信号为CP+、CP-和DIR+、DIR-，参见下图。 在外部接成共阳方式：把CP+和DIR+接在一起作为共阳端， 由电气箱中PLC的Y0端子输出脉冲信号，脉冲信号接入CP端，方向信号接入DIR-端。
42
C 3B
A'
A 相通电，A 方向的磁 通经转子形成闭合回路。 若转子和磁场轴线方向 原有一定角度，则在磁 场的作用下，转子
被磁化，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁
阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产
步进电机工作原理及实现
步进电机工作原理及实现步进电机是一种基于数字信号控制的电机，其优点是精确性高、稳定性好、反应速度快、精度高等，在各种电子设备、工业自动化生产线等领域得到广泛应用。
本文将介绍步进电机的工作原理及实现方法。
一、工作原理步进电机是将数字信号转化为机械运动的电机，其工作原理是利用永磁体磁极和电磁体之间的相互作用力实现转动。
永磁体磁极作为转子，电磁体作为定子，电流通过定子线圈时产生磁场，使磁极旋转。
由于永磁体上的磁极和定子线圈之间的相互作用力，可以在定子线圈上加上电流来控制永磁体的旋转角度和速度。
实际上，步进电机工作原理可归纳为两种类型：一种是单相驱动，另一种是双相驱动。
单相驱动是通过两相线圈相互作用实现电机旋转，而双相驱动是两组线圈交替工作以实现电机转向。
二、实现方法步进电机基本上由步进电机控制器、运动控制系统和驱动器组成。
其中，步进电机控制器负责发出电信号，指示步进电机在何时如何转动。
驱动器则将电信号转成电流信号，提供足够强度的电流使步进电机运转。
步进电机控制器可分为两种：基于程序控制的、基于手动控制的。
基于程序控制的步进电机控制器使用软件编程语言，例如C语言、Java语言、Python语言等，可控制步进电机的准确位置、速度、加减速度和方向等等。
而基于手动控制的步进电机控制器通常是用旋转式开关或者按钮控制电机运行，控制程序相比较需更加麻烦，但是控制完成后通常可以不用再次调整。
在实现步进电机工作过程中，关键的一点是需要确定操作步骤的顺序及其所对应控制信号。
实现步进电机的3步过程如下：第一步：控制驱动器将电流脉冲传至电机控制器，控制器发出相应改变线圈电流方向的信号。
第二步：驱动电流流过线圈，形成磁场，改变磁极方向，推动转子转动一定角度。
第三步：将此过程重复，形成连续的步进电机运动。
最后，实现步进电机运行还需要注意以下几点：一是步进电机控制器通常都是基于矢量运算而设计的，所以控制器在处理步进电机的控制信号时会有一定的延迟；二是驱动器输出的电流越大，电机的扭矩越大，控制电流需小心控制，否则电机可能会损坏；三是步进电机能够保持持续相对稳定的速度，因此能够承受比起直流电机耐久度更长。
步进电机工作原理 知识总结
12
永磁爪极步进电机工作原理图
13
三、步进电动机的常用术语
1、步距角：
指每给一个电脉冲信号电动机转子应转过的角度的理论值。
步距角（°）：θb =360°/m1p 式中 P---转子极对数； m1----动行拍数，通常等于相数或相数 m----电动机相数。
(a) 单步响应特性，图中所示是静态转矩和单步响应的 关系，当输入一次脉冲转子向目标平衡点（A），当 到达A点时由于转子惯量不能马上停止，而要略转过 头。
17
三、步进电机的常用术语
18
三、步进电机的常用术语
负载转矩直到电机停止转动，这时求得临界转矩值，可以得到同 样的特性曲线称这一曲线上的转矩为牵出转矩，这一值肯定比牵 入转矩高。称牵出转矩和牵入转矩之间的范围为工作区域，在这 一区域内运转时必须注意当改变脉冲速率时，不会因误步进或共 振而引起失步。
每段定子内孔圆周上的极片呈爪形作环形 对称排列，外面并绕两套反向串联的环形绕 组，定子两段环形磁钢同向同轴联结径向充 磁。
二、永磁式步进电机机构及 工作原理（爪极型）
5
压圈 齿轮片
齿轮板
机壳
上磁板 号骨架 中磁板
步号骨 进架电机结构图
三角弹片
输出轴杆
轴套 盖板 短钢针 齿轮
引出线组件 出线盒 电路板
16
三、步进电机的常用术语
上负载,再交替任意加上驱动脉冲、停止，使电动 机一会儿启动，一会儿停止，这时电动机不得不有 误动所测得的临界转矩。换而言之如果增加了所吊 砝码的重量，就要引起电动机误转动，这时求得的 临界转矩；表示驱动脉冲同临界转矩之间关系的这 种特性称牵入转矩。
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将电脉冲信号转化为机械位移或角度旋转的电机。
它的工作原理基于电磁学和电子学原理，通过控制电流方向和大小来驱动电机转动。
步进电机通常由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。
其中电机本体由定子和转子构成。
定子上有若干个分布均匀的定子绕组，而转子上有若干个磁极。
定子绕组通过电流控制，产生旋转磁场，而转子上的磁极则受到磁场的作用而旋转。
1.磁场原理：转子上的磁极通常由永磁体制成。
当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁极相互作用时，会产生一个磁转矩，使得转子受到力的作用而旋转。
磁转矩的大小取决于定子绕组电流的大小和转子上的磁极数目。
2.电流控制：步进电机通过控制驱动器提供的电流方向和大小，来控制电机的旋转运动。
一般来说，步进电机有两种驱动方式：双向驱动和单向驱动。
在双向驱动中，电流通过不同的绕组，可以使电机转动到正转方向或逆转方向；而在单向驱动中，电流只通过一个绕组，电机只能以一个方向旋转。
在使用步进电机进行控制时，通常通过给定输入信号的脉冲数目和频率，来控制驱动器产生相应的电流脉冲。
这些电流脉冲使得电机按照相应的步距绕组进行运动，从而实现所需的机械位移或角度旋转。
3.驱动方式：全步进驱动中，电流通过一个绕组，使得电机以一个固定的步距旋转。
全步进驱动可以使得电机转动更加平稳，但在高速运转时，会出现震动和共振的问题。
半步进驱动通过改变电流的大小，使电机旋转的步距变为原步距的一半。
半步进驱动对于控制电机的准确度更高，能够实现更细微的机械位移或角度旋转。
但半步进驱动也会增加电路的复杂性与实现的难度。
总结来说，步进电机通过控制电流的方向和大小，利用电磁学原理实现对机械装置的运动控制。
它的工作原理基于磁场原理、电流控制和驱动方式，并通过编码器、驱动器和控制器等组件实现实际的应用。
步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】
故有：L ＝ 0.2 Vmax / 2 ＋ 1.8 Vmax ＝ 0.4 m 得： Vmax ＝ 0.4 / （ 0.2 / 2 ＋ 1.8 ）＝ 0.211 m/s 所以，加速度为：a V 0.211 0 2.11 m/s 2
t 0.1
加速距离： 1 S0 V0 S 匀速距离：S2 Vmax
四、计算例题（直线运动）
已知：直线平台水平往复运动，最大行程L＝400 mm，同步带 传动；往复运动周期为T ＝ 4s；重复定位误差 0.05 mm； 平台运动质量M ＝ 10 kg，无外力。 求：电机型号、同步带轮直径、最大细分数。
1. 运动 / 2 0.2 m / s 设加速时间为0.1 S；(步进电机一般取加速时间为：0.1~1秒) (伺服电机一般取加速时间为：0.05~0.5秒) 则加减速时间共为0.2 S，且加减速过程的平均速度为最大速度的一 半。
全方位讲解步进电机 步进驱动器原理
单位：深圳市威山自动化
2012年3月
主要内容
步进电动机简介
驱动器简介
电机选型计算方法 计算例题
电机接线
评判步进系统好坏的依据 使用过程中常见问题及原因分析
步进驱动系统的常见问题 （FAQ)
步进电动机与交流伺服电动机的性能比较 驱动器产品测试对比
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史 2. 步进电动机的定义
3.
4. 5. 6. 7.
步进电动机的工作原理
步进电动机的机座号 步进电动机构造 步进电动机主要参数 步进电动机的特点
一、步进电动机简介
1. 步进电动机的历史：德国百格拉公司于1973年发明了五相混
合式步进电机及其驱动器；1993年又推出了性能更加优越的三相
简述步进电机的工作原理
简述步进电机的工作原理步进电机是一种电动机，其工作原理是基于磁场的力和作用力之间的交互作用。
它是一种数字型电机，可以精确地控制运动，工作时不需要传统电机的电刷。
步进电机通常用于精密定位、速度控制和线性定位等应用场合，下面将具体讲解步进电机的工作原理。
1.电磁激励步进电机的转子是由一组磁性材料制成，称为极，极在周围有一个固定的定子，其中包含两个或更多的线圈。
当电流通过线圈时，电磁场将制造出一个旋转磁场，该旋转磁场与极的磁场相互作用，从而使转子可以以相对稳定的方式旋转。
2.磁场交替步进电机是一种精密的定位装置，因为它的磁场可以被分成多个极组。
这就使得转子可以以精确的角度旋转。
这种分段旋转也使得这种电机非常适合于控制，因为每个段都可以被视为独立的步骤。
3.递归式运动步进电机会继续沿着它的磁场方向转动，直到磁场的相位改变。
这时候，电流会通过相邻的线圈，使得磁场旋转到下一个相位。
这个过程是递归的，电流会持续地在不同的线圈之间转换，从而使得转子可以继续旋转。
4.向前和向后步进电机具有向前和向后转动的能力。
在向前转动时，电流的顺序会从一端点到另一端点变化，这样就能让磁场以递归的方式产生旋转动作。
反而，在向后转动时，电流的顺序会从另一端点回到原来的端点。
这样，步进电机就能够反向旋转。
总之，步进电机的工作原理是通过电磁激励、磁场交替、递归式运动和向前和向后转动的能力来实现的。
因为步进电机具有极高的控制精度和分步旋转的能力，因此它广泛应用于诸如电子、机器人和印刷机等领域。
步进电机基础知识：类型、 用途和工作原理
步进电机基础知识：类型、用途和工作原理本文将为您介绍步进电机的基础知识，包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。
1)步进电机：步进电机是一种通过步进（即以固定的角度移动）方式使轴旋转的电机。
其内部构造使它无需传感器，通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。
这种特性使它适用于多种应用。
2)步进电机工作原理:与所有电机一样，步进电机也包括固定部分（定子）和活动部分（转子）。
定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起，而转子为永磁体或可变磁阻铁芯。
稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。
图1显示的电机截面图，其转子为可变磁阻铁芯。
图1:步进电机截面图步进电机的基本工作原理为：给一个或多个定子相位通电，线圈中通过的电流会产生磁场，而转子会与该磁场对齐；依次给不同的相位施加电压，转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。
图2显示了其工作原理。
首先，线圈A通电并产生磁场，转子与该磁场对齐；线圈B通电后，转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐；线圈C通电后也会出现同样的情况。
下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。
图2:步进电机的步进3)步进电机的类型与构造步进电机的性能（无论是分辨率/步距、速度还是扭矩）都受构造细节的影响，同时，这些细节也可能会影响电机的控制方式。
实际上，并非所有步进电机都具有相同的内部结构（或构造），因为不同电机的转子和定子配置都不同。
3.1转子步进电机基本上有三种类型的转子：永磁转子：转子为永磁体，与定子电路产生的磁场对齐。
这种转子可以保证良好的扭矩，并具有制动扭矩。
这意味着，无论线圈是否通电，电机都能抵抗（即使不是很强烈）位置的变化。
但与其他转子类型相比，其缺点是速度和分辨率都较低。
图3显示了永磁步进电机的截面图。
图3:永磁步进电机可变磁阻转子：转子由铁芯制成，其形状特殊，可以与磁场对齐（请参见图1和图2）。
这种转子更容易实现高速度和高分辨率，但它产生的扭矩通常较低，并且没有制动扭矩。
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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。