一、步進電機怎么選型

步進電(dian)機選型需(xu)要科學計(ji)算(suan)選擇(ze)合適(shi)的電(dian)機。除了注意法蘭尺寸(cun)、相數(shu)、電(dian)機長(chang)(chang)度、軸長(chang)(chang)、引出線數(shu)外，還要計(ji)算(suan)扭矩、電(dian)流等，確定配套的驅動器。

1、步進電機轉矩的選擇

步進電機的(de)(de)(de)保持轉(zhuan)矩類似(si)于(yu)傳統電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)“功率”。當然，也有本質區別。步進電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)物理結構(gou)與交直流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)完全(quan)不同，電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)輸出功率是(shi)可(ke)變的(de)(de)(de)。通常，根據(ju)需(xu)要的(de)(de)(de)扭(niu)(niu)(niu)(niu)矩（即(ji)被驅(qu)動(dong)物體的(de)(de)(de)扭(niu)(niu)(niu)(niu)矩）來(lai)選擇哪種類型的(de)(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)。例如扭(niu)(niu)(niu)(niu)矩為(wei)0.6NM以下，選擇28、35、42（電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)本體直徑或方形度，單位：mm；如果扭(niu)(niu)(niu)(niu)矩大(da)于(yu)0.6nm，選擇57電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)比較(jiao)合適。如果扭(niu)(niu)(niu)(niu)矩為(wei)幾(ji)牛(niu)米以上，選用86、110等規(gui)格的(de)(de)(de)步進電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)。

2、步進電機相數選擇

很(hen)多(duo)(duo)客戶(hu)很(hen)少注意步(bu)(bu)進電(dian)(dian)機(ji)(ji)相(xiang)(xiang)數的選(xuan)擇，大(da)(da)多(duo)(duo)是隨便買的。事實上，不同相(xiang)(xiang)數的電(dian)(dian)機(ji)(ji)工作(zuo)效(xiao)果是不同的。相(xiang)(xiang)數越(yue)多(duo)(duo)（常用的有二相(xiang)(xiang)、三相(xiang)(xiang)和五相(xiang)(xiang)），步(bu)(bu)距角可以越(yue)小，運行時的振動也比較小。在(zai)大(da)(da)多(duo)(duo)數情況下，經(jing)常使用兩相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)。在(zai)高速大(da)(da)扭矩的工作(zuo)環境中，選(xuan)擇三相(xiang)(xiang)步(bu)(bu)進電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

3、步進電機轉速的選擇

還應特別(bie)考慮(lv)電(dian)機的速(su)(su)度。因為電(dian)機的輸(shu)(shu)出扭(niu)矩(ju)與轉速(su)(su)成(cheng)反(fan)比。也就是說，在低速(su)(su)時（每分鐘幾百轉以(yi)下(xia)，它(ta)的輸(shu)(shu)出扭(niu)矩(ju)很(hen)大），而(er)在高速(su)(su)時（1000轉--9000轉），扭(niu)矩(ju)很(hen)小(xiao)。當然，有些工況(kuang)需要高速(su)(su)電(dian)機，所以(yi)需要測量步進電(dian)機的線圈(quan)電(dian)阻、電(dian)感等指標。選擇電(dian)感較小(xiao)的電(dian)機作為高速(su)(su)電(dian)機可以(yi)獲得較大的輸(shu)(shu)出轉矩(ju)。反(fan)之(zhi)，當要求低速(su)(su)大扭(niu)矩(ju)時，最(zui)好選擇十幾或幾十MH的電(dian)感，大一點(dian)的電(dian)阻。

4、步進電機空載啟動頻率的選擇

步(bu)進電(dian)機的空載(zai)啟(qi)動(dong)(dong)頻率通(tong)常稱為(wei)“空載(zai)啟(qi)動(dong)(dong)頻率”。這(zhe)(zhe)是選擇(ze)電(dian)機的一個(ge)比較重要(yao)的指標。如果要(yao)求瞬間頻繁(fan)啟(qi)停(ting)，且轉(zhuan)速(su)在1000轉(zhuan)左右（或(huo)更(geng)高），通(tong)常需要(yao)“加速(su)啟(qi)動(dong)(dong)”。如果需要(yao)直(zhi)接啟(qi)動(dong)(dong)實現高速(su)運行，最好選擇(ze)無(wu)功或(huo)永磁電(dian)機。這(zhe)(zhe)些電(dian)機的“怠速(su)頻率”相對較高。

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二、步進電機選型計算方法

在選擇步進電機時如(ru)(ru)何選型(xing)計算方法(fa)，具體如(ru)(ru)下。

1、電機最大速度選擇

步進(jin)(jin)電機最大(da)速(su)度范(fan)圍為600-1000rpm。機械傳動系(xi)統要根據此參數進(jin)(jin)行設計。

2、電機步距角選擇

機械傳動比確定(ding)后(hou)，可根據(ju)控制系統的(de)定(ding)位(wei)精(jing)度選(xuan)擇(ze)步(bu)(bu)進電機的(de)步(bu)(bu)距角(jiao)(jiao)及驅動器的(de)細(xi)分(fen)(fen)等級(ji)，一般選(xuan)電機的(de)一個步(bu)(bu)距角(jiao)(jiao)對(dui)應于系統的(de)定(ding)位(wei)精(jing)度的(de)1/2或(huo)更小。注意：當(dang)細(xi)分(fen)(fen)等級(ji)大于1/4后(hou)，步(bu)(bu)距角(jiao)(jiao)的(de)精(jing)度不能保證。

3、電機力矩選擇

轉動慣量計算

在(zai)旋轉(zhuan)(zhuan)運(yun)動中，物體的(de)轉(zhuan)(zhuan)動慣量(liang)J對應于直線(xian)運(yun)動中的(de)物體質(zhi)量(liang)。要計算(suan)系統(tong)在(zai)加速過程中的(de)動態載荷，就必須(xu)計算(suan)物體的(de)轉(zhuan)(zhuan)動慣量(liang)J和角加速度w，然后得出(chu)慣性力矩T=J*w。

物體的轉動慣量為(wei)：J=∫r2pdV，式(shi)中dV為(wei)體積元，p為(wei)物體密度，r為(wei)體積元與轉軸的距離。單位(wei)：Kgm2。以圓柱體為(wei)例：

J=W/8（D/103）2=πp/32（L/103）（D/103）^4，式中：L（長(chang)度/mm）D（直徑/mm）

將(jiang)負載質量換算成電機輸出軸上的轉動(dong)慣量，常見傳(chuan)動(dong)機構與(yu)公式如(ru)下(xia)：

1）滾珠絲杠

J=W（1/2π*BP/103）2*GL2

W：可(ke)動部分(fen)總質量（Kg）

BP：絲杠螺(luo)距（mm）

GL：減速比

2）齒條和小齒輪、傳送帶、鏈條傳動

J=W（1/2*D/103）2*GL2

W：可動部分總質量（Kg）

D：小齒輪直徑（mm）

鏈輪直徑（mm）

GL：減速比

3）旋轉(zhuan)體、轉(zhuan)盤(pan)驅(qu)動

J=（J1+W（L/103）2）*GL2

J1：轉(zhuan)盤的慣性矩

W：轉盤上物(wu)體的質量（Kg）

L：物體與(yu)旋(xuan)轉軸(zhou)的距離（mm）

GL：減速比

4、加速度計算

控制系統要(yao)定位準確，物體運動必須有(you)加(jia)減速(su)過程。

已(yi)知加速(su)度(du)時間△t、最大速(su)度(du)Vmax，很容易算出電機的角加速(su)度(du)：w=Vmax/△t（rad/s2）

5、電機力矩計算

T=（J*w+TL）/n，其中：TL為(wei)系(xi)(xi)統外(wai)力折算到電機上的(de)力矩；n為(wei)傳動系(xi)(xi)統的(de)效率(lv)。

根據計算出(chu)的力矩(ju)T再(zai)加上一(yi)定的安全系(xi)數，即(ji)可選(xuan)出(chu)電機的型號。