步进驱动器原理图

N=km，m为步进电机的绕组相数，k=1或2。
转角：由脉冲数控制 转速：由脉冲频率控制
转向：由方向信号确定
步进电机的分类
可变磁阻式（VR型）:转子以软铁加工成齿状，
当定子线圈不加激磁电压时，保持转矩为零，故 其转子惯性小、响应性佳，但其容许负荷惯性并 不大。其步进角通常为15°。 永久磁铁式（PM型）：转子由永久磁铁构成， 其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。 依转子材质区分，其步进角有45°、90°及 7.5°、11.25°、15°、18°等几种。 混合式（HB型）：转子由轴向磁化的磁铁制成， 磁极做成复极的形式，兼采可变磁阻式步进电机 及永久磁铁式步进电机的优点，精确度高、转矩 大、步进角度小。混合式步进电机随着相数（通 电绕组数）的增加，步进角减小，精度提高，这 种步进电机的应用最为广泛。
步进电机减速器
减速器是一种动力传达 机构，利用齿轮的速度 转换器，将电机的回转 数减速到所要的回转数， 并得到较大转矩的机构。 减速机具有减速及增加 转矩功能，用于低转速 大扭矩的传动设备。 原理：轴上的齿数少的 齿轮啮合输出轴上的大 齿轮来达到减速的目的。
手动脉冲发生器 （码盘）
不需要驱动器，直接接步进电机，多用于手动控制数控 机床的面板。
4．动作灵敏：步进电机因为加速性能优越，所以可做 到瞬时起动、停止、正反转之快速、频繁的定位动作。 5．开回路控制、不必依赖传感器定位：步进电机的控 制系统构成简单，不需要速度感应器及位置传感器就 能以输入的脉波做速度及位置的控制。也因其属开回 路控制，故最适合于短距离、高频度、高精度之定位 控制的场合下使用。 6．中低速时具备高转矩：步进电机在中低速时具有较 大的转矩，故能够较同级伺服电机提供更大的扭力输 出。 7．高信赖性：使用步进电机装置与使用离合器、减速 机及极限开关等其它装置相较，步进电机的故障及误 动作少，所以在检查及保养时也较简单容易。 8．小型、高功率：步进电机体积小、扭力大，尽管于 狭窄的空间内，仍可顺利做安装，并提供高转矩输出。

三相步进电机运行原理三相步进电机运行原理：一、三相步进电机基本原理三相步进电机是利用电磁场中的自旋力而产生的有功向量运动，它的运行遵循着磁通和旋转角。

其相应地电路如下图所示。

三相交流步进电机同步电路由三相霍尔继电器和三相换相电路组成，它在此基础上驱动三相交流步进电机进行步进旋转。

二、运行原理步进电机运行总是有起步、变速、停止以及恒速4种情况：1、起步：起步时，驱动器给出信号，继电器通断，绕组由A相迅速向B相，B 相再迅速向C相做换相，转子由迅速向半月的起点检测，此时继电器断开，转子开始转动，同步数据也进行相应的更新，在接下来的步长中在此基础上进行调整。

2、变速：当驱动器输出变速指令后，通过继电器改变磁场强度，改变转子的位置，做出相应调整，从而改变转子运动的角速度，最终实现变速的目的。

3、停止：由于转子中的磁力会在极性改变以后化为热能而消失，这些热能会使转子发生微小位移，造成刹车，从而实现停止的目的。

4、恒速：驱动器在维护恒定频率的时候，检测转子的位置，来计算换相的时机，按照此机制，可以获得恒速的运行，也就是说，转子在某一转速频率下，只要不经过变速，就会一直维持在这个速度下。

三、优点：1、定位准确：三相步进电机可以把信号精准定位，并且拥有良好的冲击抗干扰性，可以解决定位精度要求高的问题，大大提高定位的效率。

2、脉冲宽度低：三相步进电机的脉冲宽度和条件脉冲宽度小，相比其他模式的步进电机，可以降低控制器的功耗和发热量，更合适的空间限制，也可以延长脉冲持续时间，从而提高稳定性。

3、扭矩反应灵敏：驱动器通过改变绕组比，来实现扭矩反应灵敏度龙洋，可以自动调整，从而达到驱动效率更高，更稳定的状态。

总结：三相步进电机可以把信号精准定位、脉冲宽度低、扭矩反应灵敏，运行起步、变速、停止以及恒速等操作都十分高效，在很多场合得到广泛应用，受到各方的一致好评。

实验五步进系统、伺服系统的故障诊断与维修一、实验目的通过步进电机驱动系统故障产生的各种原因分析，掌握步进电机驱动系统的故障诊断方法，进一步了解步进电机的工作原理和步进电机驱动系统的缺点和不足。

熟练掌握伺服电机驱动系统的原理，分析伺服系统故障产生的各种原因，掌握伺服系统故障诊断方法。

二、实验要求1.熟悉步进电机驱动系统故障产生原因。

2.掌握步进电机驱动系统的故障诊断方法。

3.掌握伺服系统的模块结构。

4.熟悉伺服电机故障产生原因。

5.掌握伺服电机驱动系统故障诊断方法。

三、实验原理（一）步进系统电气原理图（二）步进系统接线图（1）步进驱动系统为开环系统，数控系统向步进驱动器发出指令脉冲，驱动器按脉冲信号输出相应的脉冲功率驱动电机运转，在电机端无执行反馈，故称之为开环系统。

正常情况下，电机会忠实地执行系统所发出的命令.（2）由于开环系统无反馈检测，所以系统发出的命令值如因某种原因不能得到执行，系统无法进行报警监控，而形成运行误差，此现象通常称之为步进电机的丢步现象。

形成丢步的主要因素有电机的输出扭矩小于驱动负载所需要的扭矩，电源供电故障，电机断相等。

（3）步进驱动，根据电机的结构，有不同的步距角（即每个脉冲电机所旋转的角度），如西门子6FC5548系列五相二十拍步进距角为0.36度,系统每发出1000个脉冲，电机旋转1000个步距角,即电机旋转一周。

（4）步进电机的输出扭矩随电机转速的升高而下降，所以步进电机在高速运行时，有时会有丢步现象。

又由于步进电机是以脉冲方式工作的，所以在低频的某以频率段会与机床产生报，影响加工，这些都要修改加工程序予以避开。

（5）步进驱动器工作的三组脉冲信号：P+,P-；D+,D-；E+,E-；其中，P为命令脉冲，D为方向脉冲，E为使能脉冲（有些驱动器无须此信号）（三）伺服系统电气原理图（四）伺服系统接线图数控机床的伺服系统属于自动控制系统中的一种，亦称随动系统，它控制被控对象的转角或位移，使其能自动、连续、精确的复现输入指令的变化规律。

步进电机知识详解，再不怕看不懂步进电机了！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。

作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用，接下来小七将从三个方面带大家全面认识步进电机。

01什么是步进电机步进电机是一种直接将电脉冲转化为机械运动的机电装置，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。

在不借助带位置感应的闭环反馈控制系统的情况下、使用步进电机与其配套的驱动器共同组成的控制简便、低成本的开环控制系统，就可以实现精确的位置和速度控制。

02基本结构和工作原理基本结构：工作原理：步进电机驱动器根据外来的控制脉冲和方向信号，通过其内部的逻辑电路，控制步进电机的绕组以一定的时序正向或反向通电，使得电机正向/反向旋转，或者锁定。

以1.8度两相步进电机为例：当两相绕组都通电励磁时，电机输出轴将静止并锁定位置。

在额定电流下使电机保持锁定的最大力矩为保持力矩。

如果其中一相绕组的电流发生了变向，则电机将顺着一个既定方向旋转一步（1.8度）。

同理，如果是另外一项绕组的电流发生了变向，则电机将顺着与前者相反的方向旋转一步（1.8度）。

当通过线圈绕组的电流按顺序依次变向励磁时，则电机会顺着既定的方向实现连续旋转步进，运行精度非常高。

对于1.8度两相步进电机旋转一周需200步。

两相步进电机有两种绕组形式：双极性和单极性。

双极性电机每相上只有一个绕组线圈，电机连续旋转时电流要在同一线圈内依次变向励磁，驱动电路设计上需要八个电子开关进行顺序切换。

单极性电机每相上有两个极性相反的绕组线圈，电机连续旋转时只要交替对同一相上的两个绕组线圈进行通电励磁。

驱动电路设计上只需要四个电子开关。

在双极性驱动模式下，因为每相的绕组线圈为100%励磁，所以双极性驱动模式下电机的输出力矩比单极性驱动模式下提高了约40%。