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1、 1德国 BERGER LAHR享誉全球的知名品牌德国百格拉公司 2德国百格拉公司 1934 年以来一直致力于步进电机和伺服电机的研究、开发、生产工作。是世界上步进驱动系统行业的领导者。该公司于 1973 年发明了五相混合式步进电机及其驱动器，克服了两相步进电机振动噪音大、只能用于简单应用场合的缺点，因此可胜任更高要求的任务，适合进行微步控制，并逐渐成为世界上许多五相步进电机生产厂家学习的典范。但由于科学技术的不断发展，人们越来越发现五相步进电机的接线和相电流切换技术比较复杂，生产成本又很高，为了追求高效益、低成本，达到最佳的性能价格比，百格拉公司把交流伺服原理应用到步进电机系统中，于 199
2、3 年又推出了性能更加优越的三相混合式步进电机，该步进电机吸取五相电机的优点，与其配套的驱动器采用了交流伺服电机驱动器工作方式，这种电机系统彻底解决了传统步进电机低速爬行、有共振区、噪音大、高速扭矩小、起动频率低和驱动器可靠性差等缺点，因此被称为具有交流伺服电机运行特性的步进电机系统。为满足客户各更大功率、更高动态性能等要求百格拉公司开发了全新的交流伺服电机系统百格拉公司产品完全符合 CE 标准，并率先通过 ISO9001 质量体系认证。百格拉公司的步进电机系统以其可靠性高、性能价格比优越主宰着欧美市场，目前百格拉公司的步进电机系统已占据欧洲市场的 85%，占美国市场的 25%，中国市场的占有
3、率也在急剧的上升目 录 3第一章 驱动器第一节 驱动器概述1第二节 驱动器 WD3-0071第三节 驱动器 WD3-008、WDM3-0081第四节 驱动器 D921第二章 百格拉公司的三相混合式步进电机.6一 基本概念二 特殊的机械结构三 先进的步进电机控制理论四 三相混合式步进电机的特点五 电机安装尺寸六 电机参数表七 抱闸电机八 矩频特性曲线九 电机转数与电机相电流的关系十 电机温升十一采购选型 4第一章 驱动器百格拉三相混合式步进电机系统采用了与传统的两相和五相混合式步进电机系统截然不同的控制方式，它的产生改变了人们对步进电机的认识，本说明书具体讲述了具体讲述步进电机及其驱动器的独特之
4、处和使用方法。注：当对驱动器的输入电压、控制信号、制动电容、电机每转步数及输出轴等有特殊要求，或要选配抱闸、行星减数机和编码器时请与供应商联系。第一节 驱动器概述本节讲述所有驱动器的公共特点及要求，必须严格遵守！一 安全事项1、安全说明驱动器只能由专业技术人员安装和操作。严防意外事故的发生。注意通用电器设备与机械设备的安装与配合。避免电磁干扰。2、注意事项1 信号电缆和电机电缆必须屏蔽、分别走线，距离越大效果越好。2 电机电缆最长为 50 米，50150 米电缆时选用特殊驱动器。3 信号电缆和电机电缆中多余线一定要剪掉并做绝缘处理。4 除特殊要求外，信号电缆单端屏蔽：上位机端屏蔽，驱动器端悬空
5、。5 电机电缆双端屏蔽，一端接电机外壳，另一端接驱动器 PE 端子。6 信号电缆电压对地最高不超过 60VDC。危险！驱动器必须在下电三分钟后，才能再次接线、安装和参数设置！严禁带电对电机和驱动器进行任何参数设置和测量！驱动器未接电机前，严禁通电！驱动器的输入电压必须满足要求！通电前，要确保电源电缆、电机电缆、信号电缆连接的正确性！不遵守安全说明和注意事项会降低驱动器的性能，甚至造成损坏，后果由用户自己负责！严禁用户打开驱动器，打开的驱动器失去保修资格！二 驱动器连接事项1、接地上位机（如 PLC、CNC） ，电机和驱动器的壳体必须用横截面大于 8 平方毫米的铜线与机器接地，地线必须在驱动器
6、PE 端子上拧紧，另一端固定在开关柜壳体地线上。地线连接处不能有锈、漆、油，要大面积接触，确保良好的导电性。所有接地线均采用星形接法（通过一个公共接地点接地） 。2、安装环境 5驱动器要安装在开关柜中（壁挂式） 。正常工作时其周围要有 20mm 的空间，不能放在其它发热设备旁。要避免粉尘、油物、腐蚀性气体、湿度太大及强震动场合。当粉尘中含导电物质时（如车削铸件） ，整个电箱要密封，严防粉尘侵入驱动器！未满足环境要求而造成驱动器损坏，用户自己负责！3、控制信号上位机控制信号为 5V 时可以直接输入。控制信号为 12V 时要串联一个 680 欧姆的限流电阻。控制信号为 24V 时要串联一个 1.8
7、K 欧姆的限流电阻。注意：最好采用推拉式控制信号，这样噪声更小。三 驱动器的特点驱动器主要有三个型号：D921、WD3-007、WD3-008，其共同特点如下1 交流伺服控制原理，三相正弦电流驱动输出。2 高速启动电机（空载达 4.7 至 6.3 转/秒） 。3 高电压、小电流驱动，电流随转速增高而变大、增大高速扭矩、减小电机发热。4 电路板采取三防处理，有过压、欠压、过流、相间短路、过热保护功能。5 十细分和半流功能。6 输出相电流可设置（满足不同电机要求） 。7 具有相位记忆功能（保持电机上下电位置不变） 。8 可设定为两相和五相电机步/转，替代两相和五相电机。9 更高的定位精度，可控制电
8、机在任意细分步，如 10000 步/转时精确定位。10 驱动器与电机及上位机间连线简单，都是三根线。第二节 驱动器 WD3-007该驱动器主要驱动 2Nm-12Nm 三相混合式步进电机，输入电压 220VAC，控制信号电压5VDC，与百格拉电机配套性能最佳。一 WD3-007 电气参数输入电压 单相 220V 输入（-30%+20%） ；频率：4566Hz输入电流 小于 2.5 安培输出电压 3325VAC输出电流 0.66A2.5A功 耗 功耗：80W； 内部保险：6.3A温 度 工作温度小于 50；存放温度-4070湿 度 不能结露，不能有水珠气 体 禁止有可燃气体和大量导电灰尘二 WD3
9、-007 的主要特点* 交流伺服工作原理，交流伺服运行特性，三相正弦电流驱动输出；* 只要环境温度不超过 55，驱动器就可以正常工作；* 电路板采取三防处理，有过热、过压、欠压、过流保护及电机相间短路保护功能；* 驱动器的输入电源是 110VAC 或 220VAC，变化范围是：-30%+20%；* 电机和驱动器间仅用 3 根线连接，同交流异步电机一样，减少连线出错的可能性；* 几乎无共振和爬行，输出相电流可设置，带有十细分和半流功能特性，噪声几乎 6与交流伺服电机一样；* 比同样尺寸的反应式步进电机所产生的功率大 20%左右；* 电机的扭矩与它的转速有关，而与电机每转的步数无关；* 电机每转步
10、数可依用户要求分别设定为 500、1000、5000、10000 步/转；* 由于驱动器采用了正弦电流驱动，使电机的空载启动频率高达 4.3 至 5.3KHz；* 电机上下电时，输出轴位置不变，给工作带来很大方便。三 连线及参数设置 PULSE/CW+-DIRTAYEMPFLOT.CURS12DY+-VWPELN307信 号 接 口 ： PULSE+电 机 输 入 控 制 脉 冲 信 号 ；DIR电 机 转 动 方 向 控 制 信 号 ；T复 位 信 号 ， 用 于 封 锁 输 入 信 号 ；AY报 警 信 号 ；-、 、 和 ADY-短 接 为 公 共 地 ；状 态 指 示 ： 灯 亮 表
11、示 驱 动 器 正 常 工 作 ；M灯 亮 表 示 驱 动 器 超 温 ；FL灯 亮 表 示 驱 动 器 故 障 ；功 能 选 择 ： O.CUR设 置 电 机 相 电 流 ；STEP1、 2设 置 电 机 每 转 的 步 数 ；可 设 置 成 “脉 冲 和 方 向 ”控 制 方 式 ；也 可 设 置 成 正 转 和 反 转 控 制 方 式 ；D用 于 设 置 半 流 功 能 ；功 率 接 口 ： +和 -接 制 动 电 容 （ 用 户 使 用 时 请 与 代 理 商 联 系 ） ；、 V、 W接 电 机 动 力 线 ， 是 地 ；L、 N接 供 电 电 源 ；图 1：WD3-007 面版图（
12、一）控制信号接口1、控制信号定义PULSE： 脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。DIR： 方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电机按顺时针方向旋转；“DIR”为高电平电机按逆时针方向旋转。CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。CCW： 反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。RESET： 复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无保持扭矩。READDY: 输入报警信号：READY 是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电流是：35VDC，
13、10mAI200mA，电阻性负载。如用该继电器，要把他串联到 CNC的某输入端。当驱动器正常工作时继电器闭合，外部 24VDC 通过继电器输入到 CNC 输入端，否则外部 24VDC 无法输入到 CNC 输入端。 7注意：PULSE+与 CW+，PULSE-与 CW-，DIR-与 CCW-对应同一个接线口，按控制方式不同给出的两种定义名称。下面为脉冲、方向信号时序图： 3AB3AsteprightlfPULES：DIR： 221脉 宽 定 义 ： 脉 宽 和 脉 冲 间 隔 2.5us；占 空 比 ： 可 选 用 任 意 占 空 比 的 脉 冲 ；输 入 信 号 ： 采 用 光 耦 隔 离 ；切 换 时 间 ： 转 动 方 向 的 切 换 时 间 0；1-Hold me.5usp03A-Mnm widh.5uBa图 2：脉冲和方向信号时序图2、控制信号连接上位机的控制信号可以高电平有效，也可以低电平有效。当高有效时，把所有控制信号的负端连在一起作为信号地，低有效时，把所有控制信号的正端连在一起作为信号公共端。 注意：公共端不能与大地（壳体）接到一起。“PULSE.SYS”为控制方式选择开关（见图 1） ，两种状态对应两种控制方式。表 1 中列出了高有
