阜阳西门子专业授权代理商

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启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？

一般要考虑以下方面作检查：

1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~**的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。

2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>;10ma），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是cmos电路，则也要选用cmos输入型的驱动器。

3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加程，较好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。

4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。

5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作

低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点，一般可采用以下方案来克服：

a、如步进电机正好工作在共振区，可通过必变减速比提高步进电机运行速度。

b、采用带有细分功能的驱动器，这是较常用的，较简便的方法。因为细分型驱动器电机的相电流变化较半步型平缓。

c、换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机，或两相细分型步进电机。

d、换成直流或交流，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高。

e、在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。

各种电机(包括直线电机)，从磁场观点去看，其运动均可视为定子磁场与转子磁场相互作用之结果，而且两磁场间保持相对静止，只是其作用角(两磁场间夹角)不同而已。

直流电机：定子磁场为一固定磁场，转子磁场与定子磁场相互垂直，并保持空间相对位置不变。

异步电机：定子磁场为旋转磁场，转子中导体切割定子旋转磁场，产生感应电流，并在转子中形成感应磁场，该磁场跟随定子磁场同步运行，两磁场间夹角近似为90o。

同步电机：定子磁场为旋转磁场，转子电枢被直流激励为一固定磁场，定子磁场与转子磁场同步旋转两磁场夹角为0o。

步进，无论是反应式或混合式，都不外乎是一个转子无外加励磁电流的同步电机。在定子磁场激励后，转子磁场与定子磁场同步运行，并在空间的位置保持相对静止，即夹角为0o，也就是处于较小磁阻状态。当转子与定子的“同步角差”大于步距角的一半时’则发生“失步”现象。

步进电动机的定子磁场激励方法，除了因电机绕组相数不同而异外，即使是同一电机，也有不同方式，于是便产生了许多驱动电路。但归结起来，这些旨在使步进电动机按“步进”方式运行的常规线路，在步进电动机定子中所激励的磁场都是“步进”的脉动旋转磁场。它们在不同程度上使用步进电动机的运转特性存在着低速振荡、高速力矩小，共振、失步、分辨率低、功耗大等缺点，以致不能达到和满足对步进电动机执行伺服所提出的高精度和高速度的要求。

对步进电动机的这些缺点，提出了新的驱动概念一步进电动机同步矢量运转方式，并研制成功了sv系列步进电动机同步矢量伺服系统。

1系统计算机理论依据

基于步进电动机在磁场作用原理上的上述特点，设想在步进电动机定子中产生一个具有恒模场强的均匀连续旋转磁场，使步进电动机在该场的作用下同步平滑地运转。现以三相步进电动机为例，简述其原理。

在步进电动机定子中要形成的均匀圆周旋转磁场，如图1所示。设p点为单位圆上的任意一点，矢量筇沿圆周均匀旋转，模lopl等于常数；为此，要建立一个数学模型，使三相绕组中流过的励磁电流，在任意转角都产生一满足上述要求的合成磁场矢量

通用驱动器都是恒流斩波的，那么在实际应用中，驱动器驱动电压和驱动器设置电流对步进电机的性能有什么影响呢？

总体来说：电压影响速度，电流影响力矩

步进电机的矩频特性，都是在某一特定电流电压下测试的数据，当电流电压发生变化，其矩频特性也会发生相应变化。

举例来说：适用电压波动范围比较大的85电机来说，从24v到220v的驱动器都可以适用，fy86ec502a力矩为6n.m，这是在dc80v<，平均电流5a的环境下的静转矩，在300转的时候力矩约5.2n.m；如果我们把电流提高到6a的话，静转矩则提升到6.3n.m，300转时的力矩提升到5.4n.m；如果把电压降低到dc24v，电流依然保持5a，静转矩只有5.7n.m，300转时的力矩就只有4.3n.m了。

相对来说，相同电流的情况下，电压更多的影响步进电机的速度，比如一款电机，在dc24v时，空转较高2100转，如果用dc48v，空转较高可达3200转；在相同电压的情况下，调整电流对步进电机力矩的影响更**。

其实只说电流影响力矩，电压影响速度是不正确的，无论电流还是电压的变化都将改变步进电机的矩频特性，改变电压同样改变步进电机的力矩，改变电流同样改变步进电机的高速性能。

需要注意的是，

**，增高电压或者增大电流，都会增加步进电机发热，步进电机温度过高会产生热退磁，所以尽量选择有一定余量的电机规格；

*二，在电机力矩足够的情况下，我们尽量把电流设置到比额定电流略小一点的档位，这样可以延长步进电机和驱动器的使用寿命；

*三，一款额定电压为80v的驱动器，我们尽量用到70v左右，额定电压ac18-80v，但是民用电和工业用电都存在一定的电压波动范围，机器上电和断电的瞬间峰值电流电压会很高，所以留一些余量将大大降低返修率。一些小品牌的步进电机驱动器会给使用100v的驱动器标称电压范围c24-0v，如果用户真的按80v供电，那是有点危险的。

1、选择步距角小的

在低速时转矩随转子齿数增加而变大。选择步距角小的步进电机能获得高转矩。十几上hb型转子齿数如为50齿，*磁铁的漏磁将增加，但步会成比例，此结论在100齿以下均有效。三相hb型步进电机从1.2°（转子50齿）改变0.6°（转子100齿）。约增加1.4至1.8倍的低速转矩。

2、双较型接线

效率能盖上2倍。市场上很容易买到两相单较型或双较型步进电机，但双较型的驱动功率管比单较型的多。

步进电机在高速时增加转矩的方法：

1、降低匝数，使l减小

在电机厂商的标准产品中选择电感l小的，额定电流会变大。

2、*磁铁的磁通要小

如生产产无法减小*磁铁，可以增加气隙，使高速时降低反电势，增加电流，使转矩增大，使速度-转矩特性从低速到高速变成一条直线，提高高速时的转矩，同时响应频率也增加。

3、选择步距角打的电机

步进电机高速运行时，在驱动电路方面提高转矩的方法：

1、提高驱动电流的电压

要维持高速时的大转矩，就要保持电流不变，使斩波器工作在恒电流状态。要使电流恒定，只能提高脉冲频率。当步进电机如初转速达一定高的速度时，由于电压限制，只能工作在恒电压状态，如果提高输入电压，则可以使其在高速时依然能工作在恒电流状态，如果提高输入电压，则可以使其在高速时依然能工作在恒电流状态，从而提高高速时的转矩。

2、降低驱动电路关断时的电流

线圈内的电流在功率管关断时，由于电流变化率大，线圈内产生非常大的感应电压，功率管会有被击穿的危险，通常会有保护电路

启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查：

（1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大百分之50~100的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。

（2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>;10ma），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是cmos电路，则也要选用cmos输入型的驱动器。

（3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加程，较好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。

（4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。

（5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。

任何电机都会发热，只是发热程度不同而已。关于各种电机而言，内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，设电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗;死心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的方式表现出来，从而影响电机的效率。

步进电机普通追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流普通比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而电机步进电机普遍存在发热情况，且情况比普通交流电机严重。

电机发热固然普通不会影响电机的寿命，对大多数客户来说没必要理会。但是，严重的发热会带来一些负面影响。如电机内部各部分热收缩系数不同招致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，会影响电机的动态响应，高速会容易失步。又如有些场所不允许电机的过度发热，如医疗器械和高精度的测试设备等。因此对电机的发热应当中止必要的控制。我们的步进电机用在钢铁机器人上，环境温度100多度，至今工作正常。

要减少步进电机的发可以采取的措施如下：设电机步进驱动器有自动半流方式，尽量让其工作在半流状态，由于此时电机步进电机全流工作发热较大。设负载力矩范围允许的情况下，可以把电机额定电流降下来，比如5a电机，让其工作在4a状态下，选择低电阻，低电流的电机步进电机，减少铜损和铁损。加装风机，强迫散热。