直流无刷电机与伺服/步进电机驱动控制技术及应用

《直流无刷电机与伺服/步进电机驱动控制技术及应用 》伴随制造业等工业领域向智能化、数字化、网络化的全面发展，步进电机、伺服电机、直流无刷电机等作为工业机器人、数控机床及其它行业自动控制的关键设备，普遍受到关注。 本书从实用角度出发，详细介绍了它们的驱动控制原理、电机选型、应用设置、维护保养、故障维修等知识，帮助读者知晓其原理、会应用、能维修。 全书内容特色： 1 立足应用，结合伺服、步进、无刷电机在CNC、工业机器人、电动车等领域的应用实例，全面介绍了伺服、步进、无刷电机的控制技术与应用知识，涉及电机选型、控制参数设置、维护保养、故障维修的方方面面，帮助读者全面学习基础性知识并掌握相关维修技能。 2、厘清了伺服、步进、无刷电机等相关专业概念，对驱动器控制232/485、CAN/模拟量、PWM脉宽调制以及单路、双路、多路驱动控制设置等读者容易困扰的专业知识进行深入浅出的讲解，全面提升读者的认知与故障分析能力。 3、全彩图解，配套视频讲解，帮助读者直观学习。

随着技术的进步，步进电机和伺服电机已经很广泛地应用在控制的各个领域，尤其是当前伴随制造业等工业领域向智能化、数字化、网络化的全面发展，步进电机、伺服电机、直流无刷电机等作为工业机器人、数控机床及其他行业自动控制的关键设备，受到普遍关注。这方面无论是技术需求还是人才需求，都有广阔的前景。为了方便技术人员全面学习直流无刷电机、伺服/ 步进电机的驱动控制技术与应用、维修方法，编写了本书。
伺服电机、步进电机及无刷电机种类多种多样，控制器与驱动技术也各有不同，如何能知晓它们的控制原理，根据它们的功能正确选型，并排除应用中的故障，是摆在技术人员和维修人员面前的难题。本书结合伺服、步进、无刷电机在CNC、工业机器人、电动车等领域的应用实例，全面介绍了伺服、步进、无刷电机的控制技术与应用知识，涉及电机选型、控制参数设置、维护保养、故障维修的方方面面，全面提升读者的认知与故障分析能力。
全书内容具有如下特点：
1. 立足应用，结合伺服、步进、无刷电机在CNC、工业机器人、电动车等领域的应用实例，全面介绍了伺服、步进、无刷电机的控制技术与应用知识，帮助读者全面学习基础性知识并掌握相关维修技能。
2. 厘清了伺服、步进、无刷电机等相关专业概念，对驱动器控制RS-232/485、CAN/ 模拟量、PWM 脉宽调制以及单路、双路、多路驱动控制设置等读者容易困扰的专业知识进行深入浅出的讲解，全面提升读者的认知与故障分析能力。
3. 全彩图解，配套视频讲解，帮助读者直观学习。
本书由路朝主编，孙泽峥、顾洺栋副主编，参加编写的还有张振文、曹振华、赵书芬、张伯龙、张胤涵、张校珩、曹祥、孔凡桂、焦凤敏、张校铭、张书敏、王桂英、曹铮、蔺书兰、周新、王俊华、张伯虎等。
限于水平所限，书中不足之处难免，恳请广大读者批评指正（欢迎关注下方二维码交流）。

编者

路朝，一直从事电子、计算机技术以及汽车电器相关教学培训工作，主讲《家用电器原理与维修技术》《应用电子技术》，参与撰写多部实用科技图书与教材，如《零基础python编程入门与实战》《从零开始学电子电路设计》《电子制作视频教程》等图书很受读者欢迎。

本书紧跟当下技术革新的步伐，为了及时反映步进电机、伺服电机和直流无刷电机在控制领域的发展与应用情况，立足应用，采用彩色图解与视频讲解结合的方式，详细介绍了它们的驱动控制原理、电机选型、应用设置、维护保养、故障维修等知识，帮助读者知晓其原理，会应用、能维修。书中结合伺服、步进、无刷电机在CNC、工业机器人、电动车等领域的应用实例，对驱动器控制RS-232/485、CAN/ 模拟量、PWM 脉宽调制以及单路、双路、多路驱动控制设置等读者容易困扰的专业知识进行了深入浅出的讲解，全面提升读者的认知与故障分析能力。
本书可供电工、电气设备使用与维修人员、机电控制技术人员以及电机安装调试人员阅读，也可供相关专业院校师生参考。

第一章 直流无刷电机的结构与工作原理
第一节 认识有刷电机和无刷电机  1
一、有刷电机  1
二、自动化通用内转子无刷电机  2
三、普通轮毂电机  2
四、机器人AGV 车用无刷有齿轮毂电机  3
五、航模专用无刷电机  3
六、伺服电机  4
第二节 无刷电机的结构与专业参数  5
一、内转子无刷电机的结构  5
二、外转子无刷电机的结构  6
三、无刷电机中的专业名词  6
四、无刷电机使用与保养  8
第三节 直流无刷电机工作原理  8
一、电磁理论  8
二、直流电机基本旋转原理  8
三、内转子无刷电机旋转原理  9
第四节 常用的位置反馈方式与装置  11
一、伺服系统常用位置检测装置  11
二、脉冲编码器  11
三、感应同步器  14
四、旋转变压器  15
五、光栅尺  17
六、电子手轮  20

第二章 无刷电机驱动技术与控制实例
第一节 直流无刷电机控制技术  21
一、三相直流无刷电机与控制电路基本组成  21
二、 三相直流无刷电机驱动方式的应用  23
三、直流无刷电机的驱动微机控制电路   25
第二节 无刷电机常用驱动集成电路与伺服驱动器  28
一、常用驱动集成电路  28
二、UCC3626 构成的驱动电路原理  37
三、伺服驱动器驱动与控制方式  42
四、伺服系统的位置环、速度环、电流环  45
五、伺服系统的分类  46
第三节 通用电动车控制电路原理分析  48
一、以CPU（PIC16F72）与74H 集成电路构成的控制电路  48
二、AT89C2051 组成的无刷电动车控制器电路分析  53
第四节 松下MSD5A3P1E 交流伺服驱动器电路接线与检修  55

第三章 伺服驱动器的安装、接线、调试与维修
第一节 伺服驱动器外部结构和通用配线  68
一、汇川IS600P 伺服驱动器接口  69
二、汇川IS600P 伺服驱动器组成的伺服系统  69
三、伺服系统配线注意事项  70
第二节 伺服电机和伺服驱动器的安装及接线  72
一、伺服电机的安装  72
二、伺服驱动器的安装  74
三、伺服驱动器和伺服电机的连接  75
四、伺服电机编码器的连接  81
五、伺服驱动器控制信号端子的接线方法  83
六、伺服驱动器与伺服电机抱闸配线  97
七、伺服驱动器通信信号的接线  98
八、伺服驱动器模拟量监视信号的接线  100
九、伺服驱动系统电气接线的抗干扰措施  101
第三节 伺服驱动器的三种控制运行模式  105
一、伺服驱动器位置模式  105
二、伺服驱动器速度模式  112
三、伺服驱动器转矩模式  118
第四节 伺服驱动器运行前的检查与调试  125
一、伺服驱动器运行前的检查工作  125
二、伺服驱动器负载惯量辨识和增益调整  126
三、自动增益调整  128
四、伺服驱动器手动增益调整  129
五、伺服驱动器陷波器  130
第五节 伺服驱动器的故障处理  132
一、伺服驱动器启动时的警告和处理  132
二、伺服驱动器运行中的故障和警告处理  138
三、伺服驱动器典型故障处理措施  142

第四章 典型控制器接线与应用检修
第一节 通用轮毂电机控制器接线与检修  149
一、常用电动车控制电路的控制器与电机接线  149
二、电动车控制器维修  152
第二节 通用无刷大功率内转子双路控制器接线与软件应用  153
一、功能特点  153
二、规格及型号  153
三、产品特性  153
四、接线要求  154
五、驱动器端子接线说明及端子功能说明  154
六、伺服电机的接线及说明  157
七、驱动器工作模式说明  158
八、CAN 总线协议说明  158
九、RS-232 串口控制协议说明  161
十、LED 指示灯说明  164
十一、故障保护及复位  165
十二、PID 调试  165
十三、双驱伺服电机驱动器上位机调试软件使用  166
十四、参数设置  167
第三节 轮毂电机带编码器双路控制器接线与软件应用  171
一、驱动器功能与接线  171
二、驱动器与电机接线  172
三、 RS-232、RS-485、CAN、TTL（UART） 软件通信应用  174
第四节 多种输入控制带编码器双路无刷电机控制器接线与软件应用  187
一、功能与接线  187
二、软件的配置与安装  191
三、连接设备与参数设置  192
四、使用遥控器与模拟量控制电机  205
五、通信寄存器的定义  212
六、驱动器串口通信  227
七、CAN 通信驱动控制  234
八、常见故障代码及检修  240

第五章 步进电机及驱动电路
第一节 认识步进电机  251
一、步进电机的结构与工作原理  251
二、步进电机名词解释  252
三、步进电机工作过程  252
四、步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别  254
五、步进电机和伺服电机的区别  254
第二节 常用驱动集成电路及典型应用电路  255
一、步进电机控制集成电路  255
二、步进电机控制集成电路——FT609 电路  260
三、四相步进电机驱动集成电路MTD1110  263
四、双H 桥步进电机驱动集成电路  265
第三节 伺服  步进电机驱动器电路实例分析  267

第六章 常用步进电机控制器接线与应用
第一节 两相直流数字式步进电机驱动器  272
一、电路构成与步进电机驱动器细分  272
二、数字式步进电机驱动器的特点  273
三、数字式步进电机驱动器接口和接线  273
四、驱动器电流、细分拨码开关设定和参数自整定  277
五、直流数字式步进电机驱动器供电电源的选择  278
六、直流数字式步进电机驱动器电机的选配  279
七、直流数字式步进电机驱动器典型接线举例  280
八、数字式步进电机驱动器常见问题和处理方法  282
第二节 宽电压步进电机数字驱动器接线  283
一、典型应用接线图  283
二、工作电流设定表  285
三、微步细分设定表  286
四、电流/细分设置  287
第三节 通用步进电机控制器与驱动器电路的接线  289
一、控制器功能  289
二、控制器与几种驱动器的接线  289
三、控制器设置与电机选型  290

第七章 总线型步进驱动器接线与软件应用技术
第一节 功能与接线  292
一、产品规格与功能  292
二、驱动端口定义  295
三、接线  297
第二节 通信控制说明  301
一、位置模式  301
二、速度模式  303
三、回零模式  304
四、其他常用功能  305

第八章 伺服/步进、无刷电机与驱动器维修技术
第一节 伺服电机故障与维修  313
一、直流伺服电机常见故障  313
二、伺服电机检修调试注意事项与接线方法  313
三、伺服电机常见故障检修  315
四、机床上伺服电机常见故障维修实例  318
第二节 几种机床用伺服驱动器故障维修  321
一、松下伺服驱动器常见故障维修  321
二、西门子直流伺服驱动系统故障维修  322
三、施耐德伺服驱动器常见故障分析及解决方案  325
第三节 无刷电机的故障与维修  327
一、无刷电机常见故障  327
二、常见故障的检修方法  327
第四节 步进电机与驱动器的故障与维修  329
一、维修时步进电机的接线  329
二、步进电机测试中要注意的几个问题  332
三、步进电机常见故障与检修  332
第五节 步进驱动器常见故障与维修  333
一、电机不工作故障判断  333
二、电机在运行时出现的问题判断  334
三、其他故障检修  335

附录 视频教学

参考文献