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1、步进电机问与答(什么是步进电机)1.什么是步进电机? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。您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；同时您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。 2.步进电机分哪几种? 步进电机分三种：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB） 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达
2、国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 3.什么是保持转矩（HOLDING TORQUE）? 保持转矩（HOLDING TORQUE）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。
3、 4.什么是DETENT TORQUE? DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。 DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。 5.步进电机精度为多少？是否累积? 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 6.步进电机的外表温度允许达到多少? 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200
4、度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降? 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 8.为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声? 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定
5、加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 关于伺服的问与答有很多方面，连一个小小的电磁调压阀，也可以算上一个伺服系统。其他伺服应用如火炮或雷达，用作随动，要求实时性好，动态响应快，超调小，精度在其次。如果是机床，则经常用作恒速，位置高精度，实时性要求不高。 首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上，则控制部分硬件可以设计得相对简单一些，成本也相应低些。如果用于军工，则内部固件设计时控制算法应该更灵活，比如提供位置环滤波、速度环滤波、非线性、最优化或智能化算法。当然不需要在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类型的产品。 交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、
6、包装机、弹簧机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备有广阔的应用。 交流伺服电机与普通电机有很多区别 1、根据电机的不同应用领域，电机的种类很多，交流伺服电机属于控制类电机。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。伺服电机的构造与普通电机是有区别的，带编码器反馈闭环控制，能满足快速响应和准确定位。 现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几Kw以上的同步伺服电机价格很贵，在这样的现场应用，多采用交流异步伺服电机，往往采用变频器驱动。 2、电机的材料、结构和加工工艺，交流伺服电机要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各
7、类变频电机）。就是说当伺服驱动器输出电流、电压、频率变化很快时，伺服电机能产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机。当然不是说变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频器的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。 3、交流电机一般分为同步和异步电机： （1）、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。 （2）、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转
8、子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。 （3）、对应交流同步和异步电机，变频器就有相应的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服。当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。 4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别，可以参考一下电机学方面的书籍；普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服驱动器的电流容量不能满足
9、要求。可从电机的尺寸就知道原因了。 通用伺服和数控专用伺服有什么区别吗？ 简单点说：数控专用伺服是指伺服和数控系统之间是封闭的，数控专用伺服是不能应用在其它上位机（如发脉冲，模拟量命令）的场合。而通用伺服（讲泛用型伺服更专业）只能接受脉冲或模拟量命令的上位机，通用伺服是没有办法应用在带专用伺服的数控系统上。举个例子：西门子802C（或S）是能带通用型伺服的，但810、840就不行了，你非得用它自已的专用伺服不可。至于国产的数控系统或台湾产的数控系统，它们发的控制命令一般都是脉冲或模拟量（发脉冲的数控算是最简单的了），所以它们都是能带用通用伺服的。 复杂点讲：数控专用伺服是一功率后级伺服，伺服驱
10、动的很多部分已和数控系统做成一体，其发出的信号已是PWM信号,装在外部的驱动部分只是一电源及功率放大器而已。而通用型伺服却不同，其各种回路（如位置，速度，电流）及运算全做在驱动器里，包括电机的参数。 讲几点实际应用上的区别：专用伺服的参数调试一般是在数控系统里调试，而通用型伺服需要在伺服驱动器上调试。 专用型伺服电机部分编码器反馈是直接接回数控系统的（因外部只是一电源及放大器而已），而通用型伺服却必需接回驱动器部分。 专用型伺服电机编码器线数很多是上百万线的，可是通用型的伺服和其相比有较大差距，一般也就是2500及17BIT。（上百万用得到吗？价格谁能接受得来呀?） 在高速高精的机床应用场合，
11、非得用专用型伺服及数控不可，台湾及国产的数控系统加通用型伺服可做不了（至少现在不行），东西不在于有多高端，而在于你应用于什么场合嘛。 这就是为什么高端数控系统都带专用型伺服（优点很多，不说了），三菱分CNC及通用伺服两部门也就容易理解了。 准确的说伺服没有数控机床专用和通用伺服之分，只要伺服驱动器有速度控制模式，都可以用于数控机床上，区别在于控制的效果（加工效果）不同而已。好的数控机床伺服器可以使机床有很好的静态误差和动态误差（跟随误差），小的分辨率。这就要求伺服电机有很小的惯量、快的加/减速度、高的分辨率等。 关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。 步进电机是一种离散运动的装置，它和现
12、代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。 虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。如：1、制精度不同；2、低频特性不同 3、矩频特性不同 4、过载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应性能不同。 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制
13、要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 有关伺服零点开关的问题。 其实找零的方法有很多种，可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以伺服电机自身完成（有些品牌伺服电机有完整的回原点功能），也可通过上位机配合伺服完成，但回原点的原理基本上常见的有以下几种。 一、伺服电机寻找原点时，当碰到原点开关时，马上减速停止，以此点为原点。这种回原点方法无论你是选择机械式的接近开关，还是光感应开关，回原的精度都不高，就如一网友所说，受温度和电源波动等等的影响，信号的反应时间会每次有差别，再加上从回原点的高速突然减速停止过程，可以百分百地说，就算排除机械原因，每次回的原点差别在丝级以上。 二、回原点时直接
14、寻找编码器的Z相信号，当有Z相信号时，马上减速停止。这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也不高。 三、此种回原方法是最精准的，主要应用在数控机床上：电机先以第一段高速去找原点开关，有原点开关信号时，电机马上以第二段速度寻找电机的Z相信号，第一个Z相信号一定是在原点档块上（所以你可以注意到，其实高档的数控机床及中心机的原点档块都是机械式而不会是感应式的，且其长度一定大于电机一圈转换为直线距离的长度）。找到第一个Z相信号后，此时有两种方试，一种是档块前回原点，一种是档块后回原点（档块前回原点较安全，欧系多用，档块后回原点工作行程会较长，日系多用）。以档块后回原为例，找到档块上第一个
15、Z相信号后，电机会继续往同一方向转动寻找脱离档块后的第一个Z相信号。一般这就算真正原点，但因为有时会出现此点正好在原点档块动作的中间状态，易发生误动作，且再加上其它工艺需求，可再设定一偏移量；此时，这点才是真正的机械原点。此种回原方法是最精准的，且重复回原精度高。 至于工件原点和机械原点完全是两码事，知道的人很多，在此就不多说了。 使用原点开关要实现比较可靠的回零，建议如下动作: 以高速向原点开关方向运动，发现原点开关信号改变时（上升沿）减速停止，低速反向运动，以原点开关信号改变（下降沿）的位置为零点。 由于系统的任何部分都存在不同程度的延迟和滞后，所以高速回零很难保证重现性。而回零动作开始时，不可能知道零点有多远，直接低速找零太缺乏效率。 如果要靠编码器的Z脉冲找零，按照上面的方式就好，另外，就是要小心Z脉冲与挡块边沿接近的情况，我曾看到过一次很精确的回零误差，整整一个丝杠螺距。 最终是把连轴结重装了一次，问题解决了。注意：不是把丝杠拆下来，只是把连轴结松开，转一下，再装好，这个，现场较容易做到。 还有！这种问题把连轴结重装一次是种冶标不治本的处理办法，让原点档块的长度大于一个丝杆螺距才是最根本解决办法。你可以去看看回原精度要求高的数控机床，原点档块一定是大于一个丝杆螺距的。
