步進電機選型方法

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1、步進電機選型方法　１、步進電機的選用計算方法????　　步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點，廣泛應用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。????　　選擇步進電機時，首先要保證步進

2、電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。????　　選擇步進電機時，應使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。????選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使

3、之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。????　　選擇步進電機需要進行以下計算：????　　?。?）計算齒輪的減速比根據(jù)所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:????　　　　　　　i=(φ.S)/(360.Δ)　(1-1)式中φ-步進電機的步距角（o/脈沖）S-絲桿螺距（mm)Δ-(mm/脈沖）????　　?。?）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。????　　　　Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2]（1-2）式中Jt-折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2)????　　　　J1、J2-齒輪慣

4、量(Kg.cm.s2)　Js-絲桿慣量(Kg.cm.s2)　W-工作臺重量（N）　S-絲桿螺距（cm）????　　?。?）計算電機輸出的總力矩M????　　　　　　M=Ma+Mf+Mt（1-3）????　　　　　　Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2（1-4）式中Ma-電機啟動加速力矩（N.m)　Jm、Jt-電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2)n-電機所需達到的轉速（r/min）T---電機升速時間（s）????　　　　　　Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2（1-5）Mf-導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m)　u-摩擦系數(shù)　η-傳遞效率????　　　　　　Mt=(P

5、t.s)/(2πηi)×10ˉ2（1-6）Mt-切削力折算至電機力矩（N.m)　Pt-最大切削力（N）????　　?。?）負載起動頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系，其估算公式為????　　　　　　　fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)]1/2（1-7）式中fq---帶載起動頻率（Hz）fq0---空載起動頻率????　　　　　　　　　　　Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m)若負載參數(shù)無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.????　　?。?）運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高

6、而下降，因此在最高頻率時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有足夠的余量。????　　　（6）負載力矩和最大靜力矩Mmax。負載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計算，電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來說，Mf與Mt之和應小于（0.2～0.4）Mmax。????　?。?、步進電機分類????　　步進電機分三種：永磁式（PM）、反應式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大，在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘

7、汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點，它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度，山洋步進電機均為這種步進電機。????３、保持轉矩（HOLDINGTORQUE）　　????　　保持轉矩（HOLDINGTORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不