步进电机计算与选型

ee第1步电计与型步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角以过控制脉冲个数来控制角位移量从达到准确定目的同可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机作为执行元件，是机电体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和算机技术的发展，进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。我司主要机械设计中运动部件的动力源主要是步进电机。因此着重介绍步进电机的计算与选型

步进电机本术语保转（ＨＯＬＤＩＮＧＴＲＱＵ)是步进电通电但没有转动时，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。保持转矩大则电机带负载能力越强由于步进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的步进机。步电的分术质上是一种电子阻尼技（请参考有关文献要的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8度两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为４，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45度，电机的精度能否达到或接近0.45度还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。运矩特是电机在某种测试条件下得运行中输出力矩与频率关系的曲线。实公：转速）脉频/（电机每转整步*细数）V：机转速R/S：脉冲频率Hz：机固有步距角：细分数（整步为，半步为2

电机计算选型方法选择电机一般应遵循以下步骤：电机大度择步进电机最大速度一般在～。交流伺服电机额定速度一般在3000rpm最大转速为。机械传动系统要根据此参数设计。电机位度选机械传动比确定后可据控制统的定位精度选择步进电机的步距角及驱动器的细分等级般选电机的一个步距角对应于系统定位精度的1/2或小。注意：当细分等级大于1/4后步距角的精度不能保证。电机矩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。直接起动时（一般由低速）时二种负载要考虑，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，静力矩应为擦负载的倍好，静力矩一旦选定，电的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）转惯计

LL物体的转动惯量为：J

r

2

式中：dV为积密度，r为积元与转轴的距离。单位kgm将负载质量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：B.加度计控制系统要定位准确，物体运动必须有加减速过程，如图所示。已知加速时间、最大速度Vmax，可得电机的角加速：

(rad/电力计力矩计算公式为：式中：T为统外力折算到电机上的力矩系统的效率。

计算例题已知：直线平台水平往复运动，最大行程L＝400mm，同步带传动；往复运动周期为T＝4s重复定位误差0.05；台运动质量M＝kg，无外力。求：电机型号、同步带轮直径、最大细分数。运动计平均速度为：

/20.2s设加速时间为；(步进电机一般取加速时间秒(伺服电机一般取加速时间为0.05~0.5秒)则加减速时间共为，且加减速过程的平均速度为最大速度的一半。故有：L＝/2＋1.8Vmax+/＝m得：＝/（0.2/＋）m/s所以，加速度为：

0.2112.11m/s0.1

加速距离：S

at2.1122

0.0106m匀速距离：

2

0.211m减速距离和加速距离相同，

mm33动力计同步带上需要拉力：F＝Ma+f摩擦力：f＝M设导轨摩擦系数则摩擦力：＝9.8＝N

1131233惯性力F＝Ma＝10＝21.1N1131233故：同步带上要有拉力＝+f＝＋＝N

选同带径和进机分m设同步带直径Φ30mm周长为CΦ＝＝94.2mm核算定位精度：/°m)；细分数：>C/(2000.05)=/核算最大转速：＝＝/＝2.24显然，细分数太大，最大转速太低。但是，同步带直径也不可能小2倍所以只能增加一级减速。第2级主动轮直径仍取：Φ＝；第1级主动轮直径取：Φ＝25；减速比取：i＝：3则第1级动轮直径为Φ＝75mm电机最大转速为：

n

max

max

/C6.72(r/s)驱动器细分数：mC/(2000.05/i3.14故，取分就很合适了。实际脉冲当量：

C/(200i)0.04

即满足重复定位误差mm计算机矩选电型第2级主动轮上的力矩T2＝2第1级主动轮上，即电机轴上的力矩：T1＝＝F/=由于没有考虑同步带的效率导和滑块装配误差造成的摩擦同带轮的摩擦和转动惯量等因素，同时，步进电机在高速时扭矩要大幅度下降；所以，