步进电机设计规范.doc

步进电机(MP系列永磁步进电机)设计规范（发布日期：2010-01-08）1 范围本规范规定了空调器用步进电机的设计基本要求和选用原则，供设计人员在步进电机设计时参考。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。QMN-J52.020 MP系列减速永磁式步进电机QMN-J33.002 家用空调电子控制器标准化设计规范3 术语和定义3.1 借用电机能满足性能要求和结构尺寸要求的已批量使用的电机。3.2 专用电机空调新产品设计开发或改型时，有新的性能和结构尺寸上的要求，必须新开发的电机。3.3 电机的命名依据企业技术标准：MP系列减速永磁式步进电机的相关规定4 设计要求4.1 借用电机的选用原则4.1.1 电压规格： DC12V。4.1.2 驱动方式：四相八拍、四相单四拍、四相双四拍，优选四相八拍。4.1.3 结构尺寸要求：安装孔、端盖外径、厚度、轴伸、引出线、连接端子满足产品设计要求。4.1.4 性能指标：步距角、牵入转矩、牵出转矩、牵入频率、牵出频率、自定位转矩、摩擦力矩、输出轴的转向要求符合空调产品要求。4.2 专用电机的设计原则4.2.1 电压规格：DC12V、DC16V，常用优选DC12V。4.2.2 电机接线示意图：定子绕组有两组，每组两匝共四匝，每组中的两匝有一个公共端，这样共有五个引出端。54321分别对应红橙黄粉蓝，其中5为12V公共端；对于双胞胎电机的P135B10F插座，1、2为红色公共端，其余按橙黄粉蓝顺次排。 图14.2.3 电机连接端子示意图： 图24.2.4 电机转向规定：新开步进电机统一设计为逆时针，有需要顺时针运转的，通过电控硬件或软件来实现。4.2.5 脉冲分配顺序： 表1 脉冲分配顺序（面对轴伸端视之，逆时针转向的励磁方向）连接端序号导线颜色分配顺序123456785红4橙3黄2粉1蓝4.2.6 电机的铭牌使用英文，内容规定：电机铭牌须注明电机型号、额定电压、生产厂名、生产批号； 图3 电机铭牌的样式注：不同的厂家使用相同的型号MPXXXX，以厂家名称来区分，必要的情况下，直流电阻同时也须注明。4.2.7 端子的选择4.2.7.1 对于只需要一个步进电机的，端子优选XHP-5（白色）或XHP-5（红色）；4.2.7.2 对需要多个步进电机的，可增加空中对接的插子，优选5针的，如SMR-05V-B(黑色)、SMR-05V-N (白色)、SMR-05V-B (蓝色)、SMR-05V-B (红色)，如果还不够，可增加不同颜色；4.2.7.3 7针空中对接插座限制使用；4.2.7.4 对于双胞胎电机，优选P135B10F（白色）或P135B10F（粉色）十位插子；4.2.8 不同机型对应步进电机的选择4.2.8.1 分体机水平、垂直导风条优选MP24GA系列，自动开关门类的优选MP30EA、MP35HA系列；4.2.8.2 柜机顶部出风、左右出风和左右进风导风条优选MP24GA系列，如果力矩无法满足，可选择M35EA系列；4.2.8.3 柜机正面出风优选MP35EA系列，如果力矩无法满足，可选择MP35HA系列；4.2.8.4 天花机优选MP35H系列；4.2.8.5 差异化产品，如嵌入式，优选MP35EA系列；4.2.8.6 MP28GA系列原有的机型正常使用，新品限制使用。4.2.9 结构尺寸要求4.2.9.1 外形尺寸：根据外协厂家模具情况、空调产品结构的要求、性能指标和温升要求，确定电机的外形尺寸和安装孔。要求有冲突时，性能指标和温升要求必须满足，推荐如下图4图7的尺寸：图4 图5图6图7说明：1、轴伸直径5mm、扁位尺寸3mm；2、以上外形推荐采用；4.2.9.2 引出线：根据产品要求确定长度，线径一般选择26AWG 1061或1007。4.2.9.3 引出线护套：一般选择50.5的PVC管，长度符合家用空调电子控制器标准化设计规范的相关要求。4.2.10 性能指标4.2.10.1 步距角：5.625/64、7.5/85.25、3.75/42.5。4.2.10.2 直流电阻：一般情况下，按选择的优先顺序MP20EA选200或300；MP24GA选200或300； MP35EA选100、130、150或200，MP35HA选120、130、190或200，选择时需要考虑温升问题。4.2.10.3 牵入转矩：按空调负载实际要求设计，一般机座号越大、直流电阻越小、转子磁钢性能越强，牵入转矩越大。设计时须考虑噪音的影响，必要时可考虑采用双电机驱动。电机牵入转矩的评估，可以用适当的已有步进电机，以接近真实情况驱动目标负载，调整电机驱动频率，当电机刚好能够驱动负载时，记录此时的频率，测量电机在此频率下的扭力，可以近似确定此负载需要的最低驱动力。4.2.10.4 自定位转矩：按空调负载实际要求设计，需要考虑空调摆风运行过程中突然断电的情况。一般机座号越大自定位转矩越大，必要时可考虑采用双电机驱动。推荐参考值如下表2规定：表2 自定位转矩电机型号磁钢型号牵入转矩范围mN.m牵入频率范围Hz牵出频率范围Hz自定位转矩mN.mMP20塑磁29.450090029.4稀土39.250080039.2MP24GA塑磁29.450080029.4稀土34.350080039.2MP30EA塑磁39.235060029.4稀土4935060039.2MP35EA塑磁78.450060039.2稀土88.235060039.2MP35HA塑磁88.235050088.2稀土95300350954.2.10.5 噪音：一般以100PPS为考核指标。除了电机本体噪音外（随着频率升高噪音增大），齿轮组的噪音应注意控制，特别是齿轮油的选择也十分重要，当转矩要求较大时，建议采用金属齿轮代替塑齿。4.2.10.6 引出线与电机的连接强度：用拉力计测得单根导线与步进电机间的拉力应大于10N，同时历时10S后无拉断脱落，绝缘层仍良好。4.2.10.7 引出线与端子的连接强度：用拉力计测得单根导线与插子间的拉力应大于10N；单根导线与端子间的拉力应大于20N；4.2.10.8 其它性能指标应符合QMN-J52.020MP系列减速永磁式步进电机中的要求。本标准由技术研发中心标准化部提出并归口。本标准由技术研发中心电控开发部等负责起草。本标准主要起草人：李超雄、刘金岩。本标准于2009年12月第二次修订。 第一次修订说明：1、去掉“本设计规范给出了外协厂加工制作的步进电机的配套安装和部件的技术要求”。2、引用标准改为：“05.032-2004a MP系列减速永磁式步进电机” 和 “家用空调电子控制器标准化设计规范”。3、去掉术语定义部分4、4.2.2用：“每组两匝共四匝，每组中的两匝有一个公共端”代替“每组中间抽头”5、4.2.6中转轴的内容并入4.2.6.1外形尺寸。推荐外形尺寸进一步具细化，并增加MP20电机。6、4.2.6.2中增加对连接线绝缘规格的限定。7、4.2.6.3中对护套长度的限定改为遵循家用空调电子控制器标准化设计规范的相关规定。8、4.2.6.4中对端子的选用与家用空调电子控制器标准化设计规范中的规定相统一，限定使用一种端子并提出颜色要求。9、4.2.7.1中括号内内容去掉。10、增加4.2.7.2，各机座号电机直流电阻的推荐值。11、4.2.7.3中充实对扭力的影响因素，增加扭力评估相关内容。12、4.2.7.4中提出“需要考虑空调摆风运行过程中突然断电的情况”。推荐参考值增加MP20电机数据。13、4.2.7.5中“铜齿”改为“金属齿轮”。14、4.2.7.6中增加“单根”导线的描述，拉力由“40”N改为“10”N以与企标保持一致。15、4.2.7.7中增加“单根”导线的描述，导线与端子间的抗