步進(jìn)電機(jī)選型須知

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1、步進(jìn)電機(jī)選型須知步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度（稱為“步距角”）一步一步運(yùn)行的，其特點(diǎn)是沒有積累誤差（精度為百分之100），定位精度為每步X百分之5。所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號，通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動(dòng)電路

2、等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。????為了讓更多的用戶了解步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，選擇到最適合自己使用要求的步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，特將有關(guān)選型原則介紹如下：（僅供參考）????1.首先確定步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩。最簡單的方法是在負(fù)載軸上加一杠桿，用彈簧秤拉動(dòng)杠桿，拉力乘以力臂長度既是負(fù)載力矩。M=fXs或者根據(jù)負(fù)載特性從理論上計(jì)算出來。目前步進(jìn)電機(jī)只標(biāo)注最大靜轉(zhuǎn)距，步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)距不超過45Nm，力矩越大，成本越高，如果您所選擇的電機(jī)力矩較大或超過此范圍，可以考慮加配

3、減速裝置。????2.確定步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速指標(biāo)在步進(jìn)電機(jī)的選取時(shí)至關(guān)重要，步進(jìn)電機(jī)的特性是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多參數(shù)有關(guān)，如:驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓、電機(jī)的相電流、電機(jī)的相電感、電機(jī)大小等等，一般的規(guī)律是：驅(qū)動(dòng)電壓越高，力矩下降越慢；電機(jī)的相電流越大，力矩下降越慢。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，一般的規(guī)律應(yīng)使電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在幾百轉(zhuǎn)/分，當(dāng)然高速也行，可以參考〈矩-頻特性〉。????3.根據(jù)負(fù)載最大力矩和最高轉(zhuǎn)速這兩個(gè)重要指標(biāo)，再參考〈矩-頻特性〉，就可以選擇出適合自己的步進(jìn)電機(jī)。如果您認(rèn)為自己選出的電機(jī)太大，可以考慮加配減速裝置，這樣

4、可以節(jié)約成本，也可以使您的設(shè)計(jì)更靈活。要選擇好合適的減速比，要綜合考慮力矩和速度的關(guān)系，選擇出最佳方案。????4．步進(jìn)電機(jī)速度控制是靠輸入的脈沖信號的變化來改變的，從理論上說，只需給驅(qū)動(dòng)器脈沖信號即可，每給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖（CP），步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角（細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角）但是實(shí)際上，如果脈沖CP信號變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于慣性將跟隨不上電信號的變化，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象，所以步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，必須有升速過程，在停止時(shí)必須有降速過程。一般來說升速和降速規(guī)律相同，以下為升速為例介紹：????升速過程由突跳頻率加升速曲線組成（降速過程反之）。突

5、跳頻率是指步進(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)突然施加的脈沖啟動(dòng)頻率，此頻率不可太大，否則也會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。升降速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。用戶需根據(jù)自己的負(fù)載選擇合適的突跳頻率和升降速曲線，找到一條理想的曲線并不容易，一般需要多次‘試機(jī)’才行。指數(shù)曲線在實(shí)際軟件編程中比較麻煩，一般事先算好時(shí)間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi)，工作過程中直接選取。??5.最后還要考慮留有一定的（如百分之20）力矩余量和轉(zhuǎn)速余量。??6.盡量選擇混合式步進(jìn)電機(jī)，它的性能高于反映式步進(jìn)電機(jī)。??7.盡量選取細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，且使驅(qū)動(dòng)器工作在細(xì)分狀態(tài)。降低

6、運(yùn)行噪音。??8.選取時(shí)且勿走入只看電機(jī)力矩這一個(gè)指標(biāo)的誤區(qū)，也就是說并非電機(jī)的扭矩越大越好，要和速度指標(biāo)一起考慮。同一系列電機(jī)直徑，長度相同，電流大，電機(jī)高頻性能好，反之亦然。??9.在轉(zhuǎn)速要求較高的情況下可以選擇驅(qū)動(dòng)電壓高一點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器和大電流電機(jī)。??10.在選購時(shí)是采用兩相，三相的還是五相的，這并沒有什么具體的要求，只要步距角能滿足使用要求就行。步距角越小，電機(jī)運(yùn)行越平穩(wěn)。步進(jìn)電機(jī)選型方法示范要使系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn),選型是比較重要的一環(huán)。在此介紹一些有關(guān)選型的事項(xiàng)，供中國步進(jìn)電機(jī)網(wǎng)瀏覽者參考。由于電機(jī)直接與外界負(fù)載相關(guān)聯(lián)，因此，可以先從電機(jī)著手。選型

7、步進(jìn)電機(jī)大致可分為以下幾個(gè)步驟：????1、計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩????假設(shè)系統(tǒng)力學(xué)模型如下圖所示：已知條件如下：????所用絲桿為滾珠螺桿，直徑D=2Omm，長度L=1米，負(fù)載P=5OKG，Z1、Z2為傳動(dòng)齒輪，Z1分度圓直徑為D1=200mm，Z2分度圓直徑為d2=100mm，寬度為2厘米，μ為摩擦系數(shù)，在此設(shè)其為μ=0.2，電機(jī)啟動(dòng)速度VO=300RPM，運(yùn)行速度V1=900RPM，加速時(shí)間t=200ms，由此可求得負(fù)載轉(zhuǎn)矩如下：????T=9.8μPD/2/1000????=9.8×0.2×50×20/2/1000????=0.98(牛米)????2

8、、計(jì)算傳動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量????滾珠螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：????IO=1.57(R^4)ρL//ρ為密度，????