[原创]工业设备维修基础知识（一）步进电机

会员698

前言
　　机械、电机控制是工业自动化的基石，我们网站作为国内最大的维修技术网站，在这方面的基础知识却十分匮乏。随着经济的发展，人力成本的不断增加，为了降低生产成本，代替解放人力劳动，工厂里各种自动化控制设备不断孕育而出。
　　各种行业、各个领域大量的使用这些电子机械设备，每年这些设备的保养维护将是个非常巨大的市场。然而，这个市场不是一般人能接触到的。它需要非常丰富的电子（单片机、上位机程序、控制理论）、机械理论等基础知识，有些场合甚至要求维修人员具有开发设备取代原部件的能力；还有就是社会关系（至少能让客户信服你有能力修复设备的关系）。这对当前一个维修工程师来说既是他们的机遇和使命，也是对他们的考验。

一、认识步进电机
　　步进电机是按设定的方向，每收到一个脉冲就转动一个固定的角度（步距角）的特种电机。
　　有一个脉冲就转动一下，这过程也被简称为：一步。因此，可以通过控制脉冲个数多少来控制步进电机转子的角位移量（转动的角度大小），从而达到准确定位的目的；同时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。

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二、步进电机的机械构造
　　步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,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。

三、步进电机相关参数

　　* 细分驱动
　　将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法，称为细分驱动，细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关。其原理是，让定子通电相电流并不一次升到位，而断电相电流并不一次降为0（绕组电流波形不再是近似方波，而是N级近似阶梯波），则定子绕组电流所产生的磁场合力，会使转子有N个新的平衡位置（形成N个步距角）。

　　* 旋转编码器
　　旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
（待续）

会员31244

很好～！十分有用的扫盲资料！

会员478776

这可是好资料啊，得往这方面研究下！！！

会员698

现在企业到处都叫民工荒、西部大开发、国家在要求经济转型，这将加快自动化进程。可预见，目前工业设备的维修维护方式也必将出现大的变革，才能根上这个时代的步伐。

一些网站，已经走在了我们的前面，他们通过实际改造、维修一条生产线为案例（由于技术垄断、部件缺乏、设计问题，造成停产设备荒废多年），让投资上百万的设备、生产线得以发挥最大的经济效益，极大的触动了工程人员的热情，也给我们网站的高端维修人员今后的发展，提供了一条全新的思路。

会员209733

“步进电机”怎么这么熟呀，好像学校用的油印机上用到的呀，我以前修这种机器，现在手上没有这些大客户了。

会员227971

鼓掌！ 上茶！ 点烟！ 放一曲班得瑞的“清晨”，慢慢阅读~~~。

国产伺服、步进都有生产，好处不言而喻，坏处就是开不住，骨子软。大家都会做，就是做不好。

见识了某国内一流的步进驱动器，发现还是抄袭。有个别品牌还会自己干扰自己，期待高品质产品出现中~~~~