步进电机如何选型步进电机如何选型计算

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步进电机如何选型步进电机如何选型计算

2020-05-31 20:52:36 来源：朵拉利品网

1, 步进电机如何选型计算

步进电机
是一种作为控制用的特种电机它的旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的ب其特点是没有积累误差（精度为百分之100）所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动这种装置就是步进电机驱动器它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移或者说控制系统每发一个脉冲信号通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。虽然步进电机已被广泛地应用但步进电机并不能象普通的直流电机交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
根据要求选型：
1、步进电机转矩的选择
步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然有着本质的区别。步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小（即所要带动物体的扭力大小）ب来选择哪种型号的电机。大致说来扭力在0.8N.m以下选择20、28、35、39、42（电机的机身直径或方度，单位mm）；扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。
2、步过电机转速的选择
对于电机的转速也要特别考虑。因为电机的输出转矩与转速成反比。就是说步进电机在低速（每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大），在高速旋转状态的转矩（1000转/分--9000转）就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。选择电感稍小一些的电机ب作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH，电阻也要大一些为好。
3、步进电机空载起动频率的选择
步进电机空载起动频率ب通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止并且转速在1000转/分钟左右（或更高）ب通常需要“加速启动”。如果需要直接启动达到高速运转最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。
4、步进电机的相数选择
步进电机的相数选择这项内容，很多客户几乎没有什么重视大多是随便购买。其实不同相数的电机工作效果是不同的。相数越多步距角就能够做的比较小工作时的振动就相对小一些。大多数场合使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。
5、针对步进电机使用环境来选择
特种步进电机能够防水、防油用于某些特殊场合。例如水下机器人就需要放水电机。对于特种用途的电机就要针对性选择了。
6、根据您的实际情况可否需要特殊规格定制
特殊规格的步进电机，请和我们沟通在技术允许的范围内，加工订货。例如出轴的直径、长短、伸出方向等。
7、如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通与确认型号
如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通，以便于确认你要选择的步进机电能否满足你所要求各方面的指标。
选型原则
1. 首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。首先确定客户需要什么扭矩或者需要带动多大的负载。由于步进电机是控制类电机所以目前常用步进电机的最大力矩不超过 45Nm 力矩越大成本越高，如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围可以考虑加配减速装置。
2. 确定步进电机的最高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要步进电机的特性是随着电机转速的升高扭矩下降其下降的快慢和很多参数有关如：驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等一般的规律是驱动电压越高力矩下降越慢电机的相电流越大力矩下降越慢。在设计方案时应使电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分当然这样说很不规范可以参考〈矩 - 频特性〉
3. 根据负载最大力矩和最高转速这两个重要指标再参考〈矩 - 频特性〉，给客户推荐合适的电机。如果您认为自己选出的电机太大可以考虑加配减速装置这样可以节约成本也可以使您的设计更灵活。要选择好合适的减速比要综合考虑力矩和速度的关系选择出最佳方案。
4. 最后还要考虑留有一定的（如百分之30 ）力矩余量和转速余量。
5. 尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器，且使驱动器工作在细分状态。

2, 步进电机怎么选型,要什么参数,比如扭矩,功率等

基本参数
电机固有步距角
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。
通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。
β=360°/（Z·m·K）
式中 β―步进电机的步距角；
Z―转子齿数；
m―步进电动机的相数；
K―控制系数，是拍数与相数的比例系数
步进电机的相数
是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
转矩
1、HOLDING TORQUE（保持转矩）
是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
2、DETENT TORQUE（无激磁保持转矩）：
是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。

3, 怎么选步进电机

步进电机的选择
步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。
1、步距角的选择
电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。
2、静力矩的选择
步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）
3、电流的选择
静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）
4、力矩与功率换算
步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：
P= Ω·M ； Ω=2π·n/60; P=2πnM/60
其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米
P=2πfM/400（半步工作）
其中f为每秒脉冲数（简称PPS）

名词解释

电机

电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。

负载

负载，是一个汉语词语，意思是负荷。

力矩

力矩在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。力矩的单位是牛顿-米。力矩希腊字母是 tau。力矩的概念，起源于阿基米德对杠杆的研究。转动力矩又称为转矩或扭矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力，而扭转则涉及到力矩。力矩等于径向矢量与作用力的叉积。英文解释：The tendency of a force to make an object rotate.