步进电机步距角与误差分析-华中数控教程

"步进电机常见故障及处理PPT课件" 步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的电动机，广泛应用于各种精确定位和速度控制的系统中。其基本工作原理是通过改变输入电机的脉冲序列和频率来控制电机的转动角度和速度。每个脉冲信号使得电机转子移动一个固定的空间机械角度，即步距角。 步距角β的计算公式为β=360°/Z*N，其中Z表示转子的齿数，N代表运行拍数。运行拍数是指完成一个完整的磁场变化所需要的脉冲数。例如，四相四拍运行方式意味着电机每接收到四个脉冲，转子会转动一个完整步距角。而四相八拍运行方式则会在八个脉冲后转过相同的角度，但每步的位移是四拍运行方式的一半，因此称为半步。 步进电机在实际运行中，由于制造工艺的限制，如齿与磁极的分度精度、铁心迭压及装配精度、各相矩角特性之间的差异以及气隙的不均匀，都会导致步距误差和积累误差。这些误差不会无限累积，当电机转一圈回到起始位置时，误差会被重置。步距误差和积累误差的大小通常以度、分或步距角的百分比来衡量。 步进电机的主要特性包括： 1. 步距角和步距误差：决定了电机的定位精度，步距角越小，精度越高，但相应的驱动控制复杂度也会增加。 2. 静止转矩（定位转矩）：电机在无动力旋转时，转轴的锁定力矩。过大的静转矩可能导致电机发热和机械噪音，因此需要合理设计电机的电磁参数。 3. 相数和拍数：相数指的是电机内部的励磁线圈组数，拍数则是电机完成一个完整步距所需脉冲的数量，两者共同决定了电机的步距角和动态性能。 4. 驱动电路和控制方式：步进电机的驱动电路通常包括功率放大和脉冲分配部分，控制方式有开环和闭环两种，开环依赖于脉冲的准确传递，闭环则通过反馈机制提高精度和稳定性。 5. 常见故障与分析：步进电机可能会遇到如失步、振动、噪声、过热等问题，这些问题通常与电源、驱动器设置、电机负载、控制信号质量等因素相关。 在选择步进电机时，需要考虑应用需求，如精度、速度、扭矩、体积、成本等因素，并根据具体工况选择合适的电机类型、相数、步距角、驱动器和控制策略。对于出现的故障，应当通过分析电机的工作原理和可能的故障源进行排查和解决。