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永磁式步进电机原理2012年4月 1 1中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司永磁式步进电机原理1中山惠利普电机有限公司目 录一、步进电机概述；一、步进电机概述；二、永磁式步进电机结构及工作原理（爪极型）二、永磁式步进电机结构及工作原理（爪极型）;三、步进电机常用术语三、步进电机常用术语四、步进电机的特性；四、步进电机的特性；五、步进电机主要性能参数；五、步进电机主要性能参数；六、测试方法及规则；六、测试方法及规则；七、摩擦机构打滑原理七、摩擦机构打滑原理；八、常八、常见见故障及改善故障及改善对对策；策；2 2中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司目 录2中山惠利普电机有限公司一.步进电动机概述步进电机特点 步进电动机（stepping motor）也称脉冲电动机、脉动电动机、分级电动机；更老一些叫法也叫阶动电动机。步进电机是将电脉冲转换成角位移位的一种执行机构。3 3中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司一.步进电动机概述步进电机特点3中山惠利普电机有限公司型号含意；如：24 B Y J 4 8一.步进电动机概述4 4中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司型号含意；一.步进电动机概述电机直径步进电机永磁式减速装置4二、永磁式步进电机机构及工作原理（爪极型）1.1.结构结构 由定子、转子、减速箱三大部分组成由定子、转子、减速箱三大部分组成永磁爪极步进电机的典型结构如图永磁爪极步进电机的典型结构如图1 1所示。整个电动所示。整个电动机定转子的轴向均分为两段，中间由隔磁片隔开，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。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。环形磁钢同向同轴联结径向充磁。5 5中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司二、永磁式步进电机机构及工作原理（爪极型）1.结构5中山惠步进电机结构图6 6中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司步进电机结构图6中山惠利普电机有限公司电机分解图7 7中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司电机分解图7中山惠利普电机有限公司 电机定子由电机定子由-线圈（线球）、机壳、中齿板、线圈（线球）、机壳、中齿板、上齿板组成。上齿板组成。电机定子8 8中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司电机定子由-线圈（线球）、机壳、中齿板、上齿板组成。电机电机转子材料：烧结铁氧体、注塑铁氧体、稀土钕铁硼等电机转子通过充磁分为8个极对数与定子的8爪相匹配电机转子9 9中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司电机转子材料：电机转子9中山惠利普电机有限公司定子与转子的间隙与力的关系1 1 1、定子与转子的间隙过大，电机的输出力及自定位、定子与转子的间隙过大，电机的输出力及自定位、定子与转子的间隙过大，电机的输出力及自定位力矩就会变小，出现吊力不良等现象。力矩就会变小，出现吊力不良等现象。力矩就会变小，出现吊力不良等现象。2 2 2、定子与转子的间隙过小，就会出现转子与定子容、定子与转子的间隙过小，就会出现转子与定子容、定子与转子的间隙过小，就会出现转子与定子容易擦壳，出现吊力不良、擦壳声等现象。易擦壳，出现吊力不良、擦壳声等现象。易擦壳，出现吊力不良、擦壳声等现象。1010中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司定子与转子的间隙与力的关系1、定子与转子的间隙过大，电机的输二、永磁式步进电机机构及工作原理2.2.工作原理工作原理设上段两反向绕组分别为设上段两反向绕组分别为A A，A-A-两相，其中下段两反两相，其中下段两反向绕组分别为向绕组分别为B B，B-B-两相，两相，当在当在AOAO和和BOBO两相绕组通两相绕组通电时，同一段内相领极片电时，同一段内相领极片呈相反极性，转子在定子呈相反极性，转子在定子极片处于图极片处于图3 3（a a）所示的）所示的平衡平衡 位置。位置。1111中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司二、永磁式步进电机机构及工作原理2.工作原理11中山惠利普永磁爪极步进电机工作原理图当把A，B相通电转换成AO，B-O两相通电后，这时定子极片极性全部反向。转子将向右移动一步，如图3(b)所示.如果继续改变通电状态，即由ABAB-A-B-AB转子就会步进旋转，若改变通电顺序ABA-BA-B-AB则电机反向旋转。1212中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司永磁爪极步进电机工作原理图当把A，B相通电转换成AO，B-O永磁爪极步进电机工作原理图1313中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司永磁爪极步进电机工作原理图13中山惠利普电机有限公司三、步进电动机的常用术语 1 1、步距角：、步距角：指每给一个电脉冲信号电动机转子应转过的角度的理论值。指每给一个电脉冲信号电动机转子应转过的角度的理论值。步距角（步距角（）：）：b b=360=360/m/m1 1p p 式中式中 P P-转子极对数；转子极对数；m m1-1-动行拍数，通常等于相数或相数动行拍数，通常等于相数或相数的整数倍，即的整数倍，即 m m1 1=km;=km;m-m-电动机相数。电动机相数。2 2、转速、转速 通常指转子运转一周的速度（减速步进电机指输出轴速度）通常指转子运转一周的速度（减速步进电机指输出轴速度）转速（转速（RPMRPM）:n=f:n=f b b/6/6 式中：式中：f=f=电源频率电源频率 b=b=步距角步距角 1414中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司三、步进电动机的常用术语 1、步距角：14中山惠利普电三、步进电机的常用术语 3 3、静态转矩特性、静态转矩特性 （a a）保保持持转转矩矩(holding(holdingtorque)torque)是是指指步步进进电电机机在在励励磁磁状状态态，用用外外力力旋旋转转输输出出轴轴时时，抗抗拒拒外外力力所所产产生生的的最最大大转转矩矩。保保持持转转矩矩也也叫叫最最大大静静止止转转矩矩、最最大大保保持持转矩、堵转转矩。转矩、堵转转矩。保保持持转转矩矩大大小小随随励励磁磁电电流流的的大大小小、励励磁磁方方式式不不同同而而不不同同。同同一一电电动动机机二二相相励励磁磁比比起起一一相相励励磁磁通通常常保保持持转转矩矩大大1.41.4倍倍，但但不不能能误误认认为为通通电电相相数数越越多多，合合成成转转矩矩越越大大。由由于于转转矩矩受受电电源源参参数数及及电电流流大大小小的的影影响响，会会出出现现通通电电相相数数少少时时的的转转矩矩反反而而比比通通电电相相数数多多时时大大。步步进进电电机机的的转转速速和和转转矩矩变变化化范范围围较较宽宽，又又受受电电源源结结构构的的影影响响，很很难难用用功功率率表表示示步步进进电电机机的的力力能指标，而只能给出最大静转矩值。能指标，而只能给出最大静转矩值。1515中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司三、步进电机的常用术语 3、静态转矩特性15中山惠利普电 （b b）自自定定位位转转矩矩：在在电电动动机机中中使使用用永永磁磁的的PMPM型型步步进进电电机机、HBHB型型步步进进电电机机，即即使使没没有有励励磁磁电电流流，由由于于磁磁钢钢所所产产生生的的磁磁场场也也会会有有持持续续作作用用于于转转子子的的转转矩矩使之处于一个稳定平衡状态。使之处于一个稳定平衡状态。在在这这没没有有励励磁磁状状态态下下，从从外外部部对对输输出出轴轴施施加加转转矩矩时时，而而产产生生的的最最大大值值称称为为自自定定位位转转矩矩（detentdetenttorquetorque）。自自定定位位转转矩矩也也称称为为无无励励磁磁保保持持转转矩矩或或剩剩余转矩（余转矩（residualtorqueresidualtorque）。）。44、动态转矩特性（、动态转矩特性（dynamictorquecharactersdynamictorquecharacters）(a)(a)牵牵入入转转矩矩特特性性 所所谓谓牵牵入入转转矩矩（pull-in-torquepull-in-torquecharacteristicscharacteristics）就就是是一一种种负负载载转转矩矩,具具体体做做法法是是用用在在直接连接在输出轴的滑轮上垂吊砝码的方法对轴加直接连接在输出轴的滑轮上垂吊砝码的方法对轴加三、步进电机的常用术语1616中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 （b）自定位转矩：在电动机中使用永磁的PM型步进电机、上上负负载载,再再交交替替任任意意加加上上驱驱动动脉脉冲冲、停停止止，使使电电动动机机一一会会儿儿启启动动，一一会会儿儿停停止止，这这时时电电动动机机不不得得不不有有误误动动所所测测得得的的临临界界转转矩矩。换换而而言言之之如如果果增增加加了了所所吊吊砝砝码码的的重重量量，就就要要引引起起电电动动机机误误转转动动，这这时时求求得得的的临临界界转转矩矩；表表示示驱驱动动脉脉冲冲同同临临界界转转矩矩之之间间关关系系的的这这种特性称牵入转矩。种特性称牵入转矩。在在空空载载状状态态下下，究究竟竟多多快快的的脉脉冲冲速速率率电电动动机机就就不不能能启启动动了了，这这种种临临界界速速度度称称最最大大自自启启动动频频率率（maxmaxstartingstartingfrequencyfrequency）。步步进进电电机机运运转转速速度度大大多多用用脉脉冲冲速速度度表表示示，具具体体就就是是用用在在单单位位时时间间内内施施加加的的脉脉冲冲数（数（PPSPPS）表示。）表示。三、步进电机的常用术语1717中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 上负载,再交替任意加上驱动脉冲、停止，使电动机一会儿(b)(b)牵出转矩特性牵出转矩特性 牵牵出出转转矩矩特特性性（pull-out-torquepull-out-torquecharacteristicscharacteristics）也也叫叫牵牵出出(pull(pullin)in)特特性性、转转换换(slewing)(slewing)特特性性。具具体体就就是是首首先先以以一一定定负负载载使使电电动动机机自自启启动动，然然后后逐逐步步提提高高输输入入到到电电动动机机的的脉脉冲冲速速率率，当当脉脉冲冲速速率率提提高高到到某某一一速速率率时时就就会会引引起起电电动动机机误误动动或或者者停停转转，牵牵出出转转矩矩特特性性就就是是表表示示这这一一临临界界脉脉冲冲和和负负载载转转矩矩之之间间的的关关系系的特性。的特性。当当空空载载时时，脉脉冲冲速速度度超超过过此此频频率率电电动动机机就就不不能能响响应应，称称 这这 一一 脉脉 冲冲 速速 率率 为为 最最 大大 响响 应应 频频 率率（maxmaxresponseresponsefrequencyfrequency）要要求求牵牵出出转转矩矩曲曲线线时时，先先使使电电机启动，保持一定的输入脉冲速度不变，逐渐增加机启动，保持一定的输入脉冲速度不变，逐渐增加三、步进电机的常用术语1818中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 (b)牵出转矩特性三、步进电机的常用术语18负载转矩直到电机停止转动，这时求得临界转矩值，可以得到同样的特性曲线称这一曲线上的转矩为牵出转矩，这一值肯定比牵入转矩高。称牵出转矩和牵入转矩之间的范围为工作区域，在这一区域内运转时必须注意当改变脉冲速率时，不会因误步进或共振而引起失步。三、步进电机的常用术语1919中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 负载转矩直到电机停止转动，这时求得临界转矩值，可以得5 5、响应特性、响应特性 步步进进电电机机运运转转时时，只只要要看看一一看看旋旋转转角角度度（radrad）、旋旋转转角角速速度度（rad/srad/s）随随时时间间的的推推移移是是如如何何变变化化的的，就就明明白白转转子子是是一一边边振振动动一一边边旋旋转转的的，停停止止时时是是先先过过冲冲后后再再一一边边作作衰衰减减振振动动一一边边停停下下来来。称称表表示示这这种种旋旋转转震震荡荡过过程程的的特特性性为为响响应应特特性性，其其中中只只输输入入一一个个脉脉冲冲时时旋旋转转震震荡荡结结果果的的特特性性叫叫单单步步响响应应特特性性，输输入入连连续续脉脉冲冲时时的的响响应应特特性性称称为为连连续续响响应应特特性性。这这种种响响应应特特性性也也叫叫动动特特性性，为为了了防防止止共共振振、振振动动应应采采取取最最合合适适的运转方式，这是十分重要的特性。的运转方式，这是十分重要的特性。(a)(a)单单步步响响应应特特性性，图图中中所所示示是是静静态态转转矩矩和和单单步步响响应应的的关关系系，当当输输入入一一次次脉脉冲冲转转子子向向目目标标平平衡衡点点（A A），当当到到达达A A点点时时由由于于转转子子惯惯量量不不能能马马上上停停止止，而而要要略略转转过过头。头。三、步进电机的常用术语2020中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司5、响应特性三、步进电机的常用术语20中山惠利普电机有限公司 （b b）连连续续响响应应特特性性 步步进进电电机机应应随随脉脉冲冲信信号号旋旋转转，应应根根据据输输入入的的脉脉冲冲速速率率按按比比例例变变化化旋旋转转。但但是是由由于于转转子子、负负载载的的惯惯量量，转转子子的的实实际际动动作作总总要要比比脉脉冲冲速速率率早早一一点点或或迟迟一一点点，有有时时跟跟不上脉冲信号的变化会失步。不上脉冲信号的变化会失步。6 6、共振特性、共振特性 步步进进电电机机每每输输入入一一次次脉脉冲冲目目标标稳稳定定点点就就会会更更换换，不不断断的的产产生生新新的的转转矩矩，一一边边牵牵引引着着负负载载转转矩矩一一边边持持续续旋旋转转。当当接接近近目目标标位位置置，产产生生的的转转矩矩也也变变小小，然然后后又又有有新新的的脉脉冲冲输输入入，转转子子按按照转换成的大转矩加速。这种振动周期照转换成的大转矩加速。这种振动周期三、步进电机的常用术语2121中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 （b）连续响应特性 步进电机应随脉冲信号旋转，应根据输 同同输输入入脉脉冲冲的的周周期期同同步步就就会会发发生生共共振振，这这是是步步进进电电机机的的缺缺点点。步步进进电电机机的的共共振振频频率率如如果果只只有有电电动动机机的的固固有有振振动动频频率率的的数数倍倍数数，在在5050300PPS300PPS左左右右产产生生共共振振，称称低低频频共共振振；如如接接近近电电动动机机的的电电气气常常数数的的1000PPS1000PPS左左右右的的工工作作区区域域产产生生共共振振，称称中中频频共共振振；再再往往上上的的高高速范围发生共振称高频共振。速范围发生共振称高频共振。7 7、矩角特性、矩角特性步步进进电电机机转转子子离离开开平平衡衡位位置置后后所所具具有有恢恢复复转转矩矩，随随着着转转角角偏偏移移而而变变化化。步步进进电电机机静静转转矩矩与与失失调调角角的的关关系系称称为为矩矩角角特特性性。假假设设其其按按正正弦弦规规律律变变化化，用用数数字字公公式式表示如下：表示如下：T=-TT=-TK Ksinsine e三、步进电机的常用术语2222中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 同输入脉冲的周期同步就会发生共振，这是步进电机的缺点。步T TK K-最大静转矩（最大静转矩（N.mN.m）e e-用电角度表示的位移角用电角度表示的位移角()()。8 8、角度精度特性：、角度精度特性：特特别别对对于于用用作作定定位位控控制制的的步步进进电电机机，角角度度精精度度是是个个十十分分重重要要的的特特性性，因因为为这这一一精精度度直直接接影影响响到到装装置置本本身身的性能，可以用这一精度来判定装置是否合格。的性能，可以用这一精度来判定装置是否合格。（a a）静静态态角角度度精精度度（PositionalPositionalaccuracyaccuracy）也也叫叫作作静静止止位位置置精精度度，理理论论上上是是用用偏偏离离静静止止位位置置的的误误差差来来表表示示的的。具具体体做做法法是是在在电电机机的的输输出出轴轴上上加加一一个个对对于于评评价价精精度度有有足足够够分分解解力力的的编编码码器器，当当从从任任何何位位置置使使电电机机旋旋转转N N步步时时，理理论论上上的的全全部部旋旋转转角角度度NXNX（基基本本步步距距角角）同同实实际际从从编编码码器器测测得得的的旋旋转转角角度度之之间间的的误误差差用用曲曲线线表表示，其最大值示，其最大值QQmaxmax和最小（负最大值）和最小（负最大值）三、步进电机的常用术语2323中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 TK-最大静转矩（N.m）三、步进电机 QQmaxmax之之间间的的1/21/2幅幅度度，再再用用%来来表表示示这这就就是是静静止止角角度度精精度度。另另外外也也有有用用角角度度来来表表示示静静止止角角度精度。度精度。b b）步步距距角角精精度度（stepstepaccuracyaccuracy）也也叫叫领领接接角角度度精精度度、步步进进精精度度。是是评评价价一一步步距距实实际际测测得得角角度度和和理理论论角角度度（基基本本步步距距角角）之之间间的的偏偏差差精精度度。具具体体的的计计算算方方法法是是从从任任意意位位置置，一一步步一一步步地地使使电电动动机机旋旋转转360360，实实际际测测出出每每一一步步的的旋旋转转位位置置，再再在在每每一一步步中中算算出出领领接接的的实实际际旋旋转转角角度度 n n，最最后后求求出出 n n和和理理论论步步距距角角QsQs之之间间的的差差dn.dn.。三、步进电机的常用术语2424中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 Qmax之间的1/2幅度，再用%来表示这就是静9 9、温升、温升（a a）静静态态温温升升：电电机机静静止止不不动动时时，按按规规定定的的运运行行方方式式中中最最多多的的相相数数通通额额定定静静态态电电流流，达达到到稳稳定定热热平平衡衡状状态态时时的的温温升升。步步进进电电机机是是一一种种效效率率不不太太高高的的机机电电能能量量转转换换器器件件，应应该该允允许许其其长长时时间间在在静静止止不不动动的的状状态态下下通通以以额额定定电电流流，温温升升最最高高限限度度有有绝绝缘缘等等级级决决定定。一一般采用电阻法测量电机温升。般采用电阻法测量电机温升。（b b）动动态态温温升升：电电机机在在某某一一频频率率下下空空载载运运行行，按按规规定定的的时时间间进进行行工工作作，运运行行时时间间结结束束后后电电机机达达到到的的温温升升。和和静静态态温温升升不不同同，静静态态温温升升仅仅与与绕绕组组的的铜铜耗耗决决定定，而动态温升除铜耗外，铁耗也影响动态温升。而动态温升除铜耗外，铁耗也影响动态温升。三、步进电机的常用术语2525中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 9、温升三、步进电机的常用术语25中山惠利普电机1010、转转矩矩特特性性：表表示示最最大大静静转转矩矩和和单单相相通通电电时时电电流流的的关关系系。随随着着电电流流的的增增加加，开开始始时时，静静转转矩矩随随电电流流变变化化线线性性增增加加，当当电电流流增增加加到到一一定定数数值值时时，转转矩矩便便缓缓慢慢地地增增加加呈呈线线饱饱和和趋趋势势，继而不增加。继而不增加。1111、惯频特性、惯频特性 启启动动频频率率与与负负载载惯惯量量的的关关系系叫叫做做惯惯频频特特性性。启启动动频频率率在在负负载载转转矩矩及及其其它它条条件件不不变变的的情情况况下下，随着负载惯量的增加而下降。随着负载惯量的增加而下降。三、步进电机的常用术语2626中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司10、转矩特性：表示最大静转矩和单相通电时电流的关系。随着电四、步进电机运转方式.步进电机的励磁步进电机的励磁所所谓谓励励磁磁就就是是让让电电流流流流过过线线圈圈，使使定定子子极极磁磁化化，只要不断交替转换励磁就能够使电机旋转。只要不断交替转换励磁就能够使电机旋转。二相电动机的励磁方式，常见的有如下二相电动机的励磁方式，常见的有如下4 4中中：11）1 1相励磁方式相励磁方式22）2 2相励磁方式相励磁方式33）1212相励磁方式相励磁方式除除此此之之外外还还有有双双1212相相励励磁磁方方式式，这这是是微微步步进进励励磁中步进角磁中步进角最粗最粗最粗最粗的特殊情况。的特殊情况。2727中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司四、步进电机运转方式.27中山惠利普电机有限公司 1 1、1 1相励磁方式相励磁方式 1 1相相励励磁磁方方式式电电动动机机只只有有1 1相相线线圈圈，对对这这一一相相线线圈圈依依次次通通电电励励磁磁。由由于于这这种种方方式式在在某某些些期期间间有有线线圈圈完完全全没没有有电电流流通通过过，所所以以电电机机的的导导体体利利用用率率比比较较低低。缺缺点点是是产产生生转转矩矩小小，但但反过来也带来了输入小、温升低的优点。反过来也带来了输入小、温升低的优点。22、2 2相励磁方式相励磁方式 2 2相相励励磁磁方方式式是是A A和和B B相相2 2个个线线圈圈同同时时励励磁磁的的方式，这是步进电机最常见的方法。方式，这是步进电机最常见的方法。四、步进电机运转方式.2828中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 1、1相励磁方式四、步进电机运转方式.28中山惠利普电 3 3、1212相励磁方式相励磁方式 这这1212相相励励磁磁方方式式是是 1 1相相励励磁磁和和2 2相相励励磁磁交交替替组组成成的的励励磁磁方方式式，1 1相相励励磁磁的的稳稳定定平平衡衡点点和和2 2相相励励磁磁稳稳定定平平衡衡点点电电气气角角4545，及及错错开开1/21/2基基本本步步距距角角，所所以以用用这这种种励励磁磁方方式式可可以以使使电电机机停停在在基基本本步步距距角角的的一一半半处处。因因而而这这种种励励磁磁方方式式又又称称半半步步进进励励磁磁。与与此此相相对对应应基基本本步步距距角角旋旋转转的的励励磁磁方方式式也也称称为为全全步步进进励励磁磁。用用11相相励励磁磁产产生生的的转转矩矩变变动动小小，不不易易受受到到共共振振频频率率变变化化的的影影响响，因因此此可可以以用用这这种种方方式式解解决决振振动的噪音的问题。动的噪音的问题。四、步进电机运转方式.2929中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司 3、12相励磁方式四、步进电机运转方式.29中山惠利五、步进电机主要性能参数；1.1.电性能：电性能：(electric performance)(electric performance)1 1）相数（）相数（number of phasenumber of phase）2 2）驱动方式）驱动方式(drive model)(drive model)3 3）步距角）步距角(step angle)(step angle)4 4）额定电压）额定电压(voltage)(voltage)5 5）直流电阻）直流电阻(resistance of per phase)(resistance of per phase)6 6）最大空载牵出频率）最大空载牵出频率(max response frequency)(max response frequency)7 7）最大牵入频率）最大牵入频率(max response frequency)(max response frequency)8 8）牵入转矩）牵入转矩(put in torque)(put in torque)9 9）绝缘电阻）绝缘电阻(insulation resistance)(insulation resistance)10)10)绝绝缘缘介介电电强强度度(dielectric(dielectric break break down down of of insulation)insulation)3030中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司五、步进电机主要性能参数；1.电性能：(electric p五、步进电机主要性能参数 11)11)绝缘等级绝缘等级 12)12)温升温升(temperature of motor bobbin coil)(temperature of motor bobbin coil)2.2.机械性能机械性能:(mechanical performance):(mechanical performance)1)1)外观外观(outside view)(outside view)2)2)电电机机结结构构及及外外形形尺尺寸寸(motor(motor structure structure and and size)size)3)3)重量重量(weight)(weight)4)4)摩摩 擦擦 转转 矩矩(frictional(frictional torque torque of of output output shaft)shaft)5)5)噪音噪音(noise level)(noise level)6)6)输输出出轴轴机机械械强强度度(output(output shaft shaft mechanical mechanical strength)strength)7)7)引出线强度引出线强度(lead wire strength)(lead wire strength)8)8)自定位转矩自定位转矩(detent torque)(detent torque)3131中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司五、步进电机主要性能参数 11)绝缘等级31中山惠六、测试方法及规则：1.1.试验电源试验电源 a)a)输出电压波动不超过输出电压波动不超过2%2%；b)b)电压波动系数不大于电压波动系数不大于5%5%；c)c)各相静态电流不平衡不大于各相静态电流不平衡不大于2%2%。22直流电阻直流电阻 试试验验后后的的电电机机在在常常温温下下放放置置到到稳稳定定温温度度（不不少少于于2h2h）后后，用用电电阻阻测测量量仪仪测测量量每每相相绕绕组组的的直直流流电电阻阻，按按式式（1 1）换换算算到到2525时时的的直直流流电电阻。（计算公式见式阻。（计算公式见式1 1）式式1:R=Rt/1+(t-25)-(1)1:R=Rt/1+(t-25)-(1)3232中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：1.试验电源32中山惠利普电机六、测试方法及规则：R R 温度为温度为2525时的绕组直流电阻，时的绕组直流电阻，；R Rt t-温度为温度为tt时的绕组直流电阻，时的绕组直流电阻，；温度系数，铜导线温度系数，铜导线=0.004=0.004，1/1/；t-t-测量绕组直流电阻测量绕组直流电阻R Rt t时的室温时的室温,。3 3最大空载牵入频率最大空载牵入频率 电电机机空空载载，加加额额定定电电压压，采采用用预预置置脉脉冲冲数数或或其其它它能能检检查查失失步步的的方方法法，使使电电机机从从锁锁定定状状态态突突然然起起动动，测测出出转转子子在在三三个个不不同同位位置置的的正正反反两两个个转转向向的的最最高高牵牵入入频率。频率。4 4最大空载牵出频率最大空载牵出频率3333中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：R 温度为25时的绕组直流电阻，六、测试方法及规则：电电机机空空载载，加加额额定定电电压压，逐逐渐渐升升高高脉脉冲冲频频率率，采采用用能能检检查查失失步步的的方方法法，测测出出电电机机在在正正反反两两个个转转向向的的能能不不失失步步的最高牵出频率。的最高牵出频率。5 5牵入转矩牵入转矩 电电机机加加额额定定电电压压、额额定定频频率率，采采用用预预定定脉脉冲冲数数或或其其它它能能检检查查失失步步的的方方法法，先先加加上上一一定定的的负负载载，然然后后从从锁锁定定状状态态突突然然起起动动，测测出出转转子子在在三三个个不不同同位位置置的的正正反反两两个个转向的不失步的最大转矩。转向的不失步的最大转矩。6 6自定位转矩自定位转矩 电电机机不不通通电电，用用力力矩矩表表将将转转矩矩加加到到输输出出轴轴上上，缓缓慢慢增增加加转矩，直到输出轴开始连续旋转前的最大转矩。转矩，直到输出轴开始连续旋转前的最大转矩。3434中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：电机空载，加额定电压，逐渐升高脉冲六、测试方法及规则：7 7摩擦转矩摩擦转矩 电电机机两两相相加加额额定定电电压压锁锁定定转转子子，用用力力矩矩表表将将力力矩矩加加到到输输出轴上，使输出轴开始连续旋转时的力矩。出轴上，使输出轴开始连续旋转时的力矩。8 8温升温升 电电机机在在常常温温常常湿湿下下放放置置到到稳稳定定温温度度（不不小小于于2h2h）后后，测测量量绕绕组组的的直直流流电电阻阻R R1 1和和此此时时的的室室温温t t1 1，然然后后电电机机加加额额定定电电压压，频频率率为为100Hz100Hz空空载载运运行行到到稳稳定定温温度度（不不小小于于2h2h）后后，测测量量同同一一绕绕组组和和直直流流电电阻阻R R2 2和和此此时时的的室室温温t t2 2，温温升升按式（按式（2 2）计算。（计算公式见式）计算。（计算公式见式2 2）式式2 2：3535中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：7摩擦转矩35中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：=（R R2 2-R-R1 1）/R/R1 1 (235+t(235+t1 1)+)+（t t1 1-t-t2 2）-(2 2)电机温升，电机温升，K K；R R2 2绕组达到通电稳定温度时的直流电阻绕组达到通电稳定温度时的直流电阻 ；R R1 1绕组达到不通电稳定温度时的直流电阻绕组达到不通电稳定温度时的直流电阻 ；t t1 1 测量绕组直流电阻测量绕组直流电阻R R1 1的室温，的室温，t t2 2 测量绕组直流电阻测量绕组直流电阻R R2 2的室温，的室温，。9 9噪声噪声 将电机置于垫有将电机置于垫有20mm20mm厚毛毡的木制厚毛毡的木制V V形槽内，然后电机形槽内，然后电机加额定电压，频率为加额定电压，频率为100Hz100Hz，空载运行，空载运行15s15s后用精密声后用精密声级计的传声器置于离电机端面（轴伸侧）级计的传声器置于离电机端面（轴伸侧）100mm100mm处，测处，测出声功率级（出声功率级（A A计权）。计权）。1010输出轴机械强度输出轴机械强度3636中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：=（R2-R1）/R1(23六、测试方法及规则：在在电电机机输输出出轴轴离离轴轴端端3mm3mm处处，逐逐渐渐施施加加19.6N19.6N的的径径向向力力 ，历时，历时10s10s后，无变形和结构破坏。后，无变形和结构破坏。在在电电机机输输出出轴轴的的轴轴线线方方向向，逐逐渐渐施施加加19.6N19.6N的的轴轴向向拉拉力力，历时历时10s10s后，无变形和结构破坏。后，无变形和结构破坏。在在电电机机输输出出轴轴的的轴轴线线方方向向，逐逐渐渐施施加加19.6N19.6N的的轴轴向向推推力力，历时历时10s10s后，无变形和结构破坏。后，无变形和结构破坏。1111引出线强度引出线强度 电电机机端端和和插插头头端端的的引引线线垂垂直直向向下下，将将9.8N9.8N的的力力分分别别逐逐渐渐施施加加于于每每根根引引出出线线的的末末端端，加加力力时时应应使使引引出出线线的的芯芯线线和和绝绝缘缘层层均均受受力力，历历时时10s10s后后，无无拉拉断断及及绝绝缘缘层层和和芯芯线无脱落和损伤。线无脱落和损伤。3737中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司六、测试方法及规则：在电机输出轴离轴端3mm处，逐渐施加七、摩擦机构打滑原理 1.1.作作用用：起起过过载载保保护护作作用用。当当电电机机输输出出轴轴受受外外界界冲冲击击或或过过载载时时，摩摩擦擦机机构构打打滑滑，从从而而保保护护电电机机内内部部的的传传动动齿齿轮轮不不被破坏。被破坏。2.2.结结构构：由由输输出出轴轴杆杆和和摩摩擦擦片片1 1、弹弹簧簧片片或或摩摩擦擦片片2 2、齿齿轮轮片片组组成。成。（见附图）输出轴摩擦片齿轮E摩擦片铆接处输出轴摩擦片齿轮E摩擦片铆接处输出轴蝶形簧片齿轮E摩擦片铆接处输出轴摩擦片齿轮E弹簧片铆接处图4（摩擦机构示意图）3838中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司七、摩擦机构打滑原理 1.作用：起过载保护作用。当电机输出八、步进电机常见故障及解决办法 1.1.总装生产常见故障总装生产常见故障(如下如下).).序号序号故障现象故障现象产生原因产生原因解决办法解决办法备注备注1 1虚焊虚焊/漏漏焊焊/短路短路1 1焊接处氧化焊接处氧化2 2电烙铁温度不良电烙铁温度不良3 3员工作方法不对或员工作业不认真员工作方法不对或员工作业不认真1 1剔除不良品处理氧化层剔除不良品处理氧化层2 2调节烙温度至要求值调节烙温度至要求值3 3对操作人员进行培训确保作业标准对操作人员进行培训确保作业标准2 2电机不转电机不转 1 1线圈断路、短路；线圈断路、短路；2 2线圈引出线焊接错误；线圈引出线焊接错误；3 3三角弹片卡住转子；三角弹片卡住转子；4 4转子或齿轮间有异物卡住；转子或齿轮间有异物卡住；5 5转子未充磁转子未充磁;1 1将不良线圈拆下找专业人员维修将不良线圈拆下找专业人员维修;2 2将电机打开将三角弹片更换将电机打开将三角弹片更换;3 3拆开电机将异物清除拆开电机将异物清除;4 4更换合格的电机转子更换合格的电机转子;3 3牵入转矩牵入转矩偏小偏小 1 1转子磁性能不符合要求；转子磁性能不符合要求；2 2轴套过紧，；轴套过紧，；3 3三角弹片过高；三角弹片过高；4 4齿轮啮合不好；齿轮啮合不好；5 5线圈电阻偏大线圈电阻偏大,超出要求范围超出要求范围;1 1更换合格的电机转子更换合格的电机转子;2 2测量输出轴杆测量输出轴杆/盖板孔盖板孔/轴套内外孔轴套内外孔,更换不合格配件更换不合格配件;3 3调节三角弹片的高度调节三角弹片的高度;4 4盘转子轮箱盘转子轮箱,清啮合不良部位或更清啮合不良部位或更换不良齿轮换不良齿轮;5 5更换合格的线球更换合格的线球;3939中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司八、步进电机常见故障及解决办法 1.总装生产常见故障(如下步进电机常见故障及解决办法步进电机常见故障及解决办法序号序号故障现象故障现象产生原因产生原因解决办法解决办法备注备注4 4电机旋转电机旋转方向不对方向不对 1 1线圈引出线焊反；线圈引出线焊反；2 2引出线线色排列错误；引出线线色排列错误；1 1调整线圈接线位置；调整线圈接线位置；2 2对接插件线色排列进行返修；对接插件线色排列进行返修；5 5电机运行电机运行擦壳擦壳 1 1上磁板、中磁板、外壳极爪变形上磁板、中磁板、外壳极爪变形/不同心或极爪内径偏小引起；不同心或极爪内径偏小引起；2 2转子外径偏大及转子同轴度偏大引转子外径偏大及转子同轴度偏大引起；起；3 3极爪与转子间有屑子或异物引起；极爪与转子间有屑子或异物引起；1 1采用专工具对极爪内径进行确认采用专工具对极爪内径进行确认,更换不合格配件或交专业人员采用更换不合格配件或交专业人员采用专用工具进行整形后使用专用工具进行整形后使用;2 2更换合格转子组件更换合格转子组件;3 3清理转子与极爪间的屑子和异物清理转子与极爪间的屑子和异物;6 6电机内有电机内有异物异物1 1转子组件表面清理不干净转子组件表面清理不干净;2 2线圈组件内孔清理不干净；线圈组件内孔清理不干净；3 3工作面不干净导致异物带入；工作面不干净导致异物带入；4 4线圈组件装入未按要求平行装入导线圈组件装入未按要求平行装入导致产生异物致产生异物;1 1将转子异物清理干净将转子异物清理干净;2 2将线圈内异物清理干净将线圈内异物清理干净;4040中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司步进电机常见故障及解决办法序号故障现象产生原因解决办法备注4步进电机常见故障及解决办法 序号序号故障现象故障现象产生原因产生原因解决办法解决办法备注备注7 7耐压不良耐压不良1 1线球漆包线碰到机壳线球漆包线碰到机壳,主要原因是主要原因是骨架毛刺挂线骨架毛刺挂线 线绕制太松溢出；线绕制太松溢出；1 1将线圈挂线部位整理好采用绝缘胶将线圈挂线部位整理好采用绝缘胶带将漆包线包扎带将漆包线包扎2-32-3圈圈;2 2控制骨架来料质量控制骨架来料质量,线槽内不允许线槽内不允许有毛刺有毛刺;3 3线球制作时每圈线的张力要按要求线球制作时每圈线的张力要按要求设置设置,保证绕线的松紧保证绕线的松紧;8 8电机运转电机运转噪音噪音1 1转子底部润滑油过多或过少；转子底部润滑油过多或过少；2 2转子各磁极不均匀；转子各磁极不均匀；3 3三角弹片过低；三角弹片过低；4 4齿轮间啮合不好。齿轮间啮合不好。1 1适当调整转子底部的润滑油量；并适当调整转子底部的润滑油量；并对操作者进行培训对操作者进行培训;2 2换合格的转子组件；换合格的转子组件；3 3更换或调整三角弹片高度；更换或调整三角弹片高度；4 4检查齿轮啮合情况更换不良部件检查齿轮啮合情况更换不良部件;9 9转轴打滑转轴打滑1 1输出轴组件摩擦力矩偏小输出轴组件摩擦力矩偏小;2 2操作者操作手法不正确操作者操作手法不正确;3 3转子表磁太高转子表磁太高(高性能转子高性能转子)自定位自定位力矩大于输出轴组件摩擦力矩力矩大于输出轴组件摩擦力矩;1 1更换合格的输出轴组件更换合格的输出轴组件;2 2对操作者进行培训对操作者进行培训;3 3高性能转子电机高性能转子电机,转轴出打滑的采转轴出打滑的采用扭力计测试用扭力计测试,摩擦力矩摩擦力矩1000GF.CM1000GF.CM的判为合格的判为合格;4141中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司步进电机常见故障及解决办法 序号故障现象产生原因解决办法备谢谢！4242中山惠利普电机有限公司中山惠利普电机有限公司谢谢！42中山惠利普电机有限公司