永磁式步进电机

永磁式步进电机分为2相，4相，转矩和体积较小，步进角有以下几种：5.625°/7.5°/11.25°/15°，电机里有转子和定子两部分：一般定子是线圈，转子是永磁铁；也可以是定子是永磁铁，转子是线圈。

1. 结构

永磁爪极步进电机的典型结构如图1所示。

整个电动机定转子的轴向均分为两段，中间由隔磁片隔开，两段互相间叉开一个步距角，每均由定子，转子以及套在定子的一个环形绕组所组成。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。

2. 工作原理

设上段两反向绕组分别为A，A两相，其中下段两反向绕组分别为B，B两相，当在AO和BO两相绕组通电时，同一段内相领极片呈相反极性，转子在定子极片处于图2（a）所示的平衡位置。当把A，B相通电转换成AO，BO两相通电后，这是B段定子极片极性全部反向。转子将向左移动一步，如图2(b)所示.如果继续改变通电状态，即由AB→AB→AB→AB转子就会步进旋转，若改变通电顺序AB→AB→AB→AB则电机反向旋转。

应用领域：计算机外部设备、摄影系统、观点组合装置、阀门控制、数控机床、自动绕线机、医疗设备、电子钟表、自动绣花机、办公自动化、家电行业。

3.步进电机主要性能参数；（在不同的装置或系统中，应充分注意步进电机的运行特点，全面考虑技术经济指标）

1.电性能：(electric performance)

1）相数（number of phase）

2）驱动方式(drive model)

3）步距角(step angle)

4）额定电压(voltage)

5）直流电阻(resistance of per phase)

6）最大空载牵出频率(max response frequency)

7）最大牵入频率(max response frequency)

8）牵入转矩(put in torque)

9）绝缘电阻(insulation resistance)

10)绝缘介电强度(dielectric break down of insulation)

11)绝缘等级

12) 温升(temperature of motor bobbin coil)

2.机械性能:(mechanical performance)

1)外观(outside view)

2)电机结构及外形尺寸(motor structure and size)

3)重量(weight)

4)摩擦转矩(frictional torque of output shaft)

5)噪音(noise level)

6)输出轴机械强度(output shaft mechanical strength)

7)引出线强度(lead wire strength)

8)自定位转矩(detent torque)

步进电机在构造上有三种主要类型：

反应式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式（HybridStepping,HS）。

反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。

混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

第1章步进电机原理001

1.1步进电机的用途与特点001

1.1.1步进电机的用途001

1.1.2步进电机的特点002

1.1.3步进电机的种类002

1.2步进电机的基本结构与工作原理003

1.2.1反应式步进电机003

1.2.2永磁式步进电机008

1.2.3混合式步进电机009

1.3反应式步进电机的特性011

1.3.1步进电机的静态运行特性011

1.3.2步进电机的动态特性015

1.4步进电机的主要性能指标020

1.5步进电机的驱动电源021

1.5.1对驱动电源的基本要求021

1.5.2驱动电源的组成021

1.5.3驱动电源的分类022

1.5.4单电压型驱动电源022

1.5.5高、低压切换型驱动电源022

1.5.6电流控制的高、低压切换型驱动电源023

1.5.7细分电路电源024

1.5.8双极性驱动电源024

1.6步进电机的控制原理与应用025

1.6.1步进电机的控制原理025

1.6.2步进电机的加减速定位控制027

1.6.3步进电机的应用027

第2章伺服电机原理029

2.1伺服电机概述029

2.1.1伺服电机的用途与分类029

2.1.2自动控制系统对伺服电机的基本要求029

2.2直流伺服电机030

2.2.1直流伺服电机的工作原理与结构特点030

2.2.2直流伺服电机的控制方式035

2.2.3直流伺服电机的静态特性037

2.2.4直流伺服电机的动态特性039

2.3交流伺服电机041

2.3.1概述041

2.3.2两相交流伺服电机的基本结构与工作原理042

2.3.3两相交流伺服电机的控制方式044

2.3.4两相交流伺服电机的静态特性045

2.3.5两相交流伺服电机的动态特性049

2.3.6两相异步伺服电机的额定值050

2.3.7两相异步伺服电机的主要性能指标050

2.4伺服电机的应用052

第3章步进电机和伺服电机选型054

3.1步进电机选型055

3.1.1步进电机选型步骤055

3.1.2步进电机选型实例055

3.2伺服电机选型056

3.2.1伺服电机选型步骤056

3.2.2伺服电机选型实例057

第4章步进电机和伺服电机维护与保养062

4.1步进电机维护要点与保养步骤062

4.1.1步进电机检查维护要点062

4.1.2步进电机连接保养要求和步骤062

4.2伺服电机维护要点与保养步骤063

4.2.1伺服电机维护要点063

4.2.2伺服电机保养要求与步骤064

第5章步进电机及驱动故障分析与维修实例066

5.1步进电机及驱动故障类型分析066

5.1.1反应式步进电机及驱动故障类型分析066

5.1.2永磁式步进电机及驱动故障类型分析067

5.1.3混合式步进电机及驱动故障类型分析070

5.2步进电机及驱动故障维修实例070

5.2.1反应式步进电机及驱动维修实例070

5.2.2永磁式步进电机及驱动维修实例082

5.2.3混合式步进电机及驱动维修实例084

第6章伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例085

6.1直流伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例085

6.1.1直流伺服电机及伺服系统故障分析085

6.1.2直流伺服电机及伺服系统故障维修实例093

6.2交流伺服电机及伺服系统故障分析与维修实例110

6.2.1交流伺服电机及伺服系统故障分析110

6.2.2交流伺服电机及伺服系统故障维修实例135

附录CNC常用术语中英文对照表149

参考文献1572100433B