步进电机选型及计算

发布时间：

2025-03-20

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，通过控制脉冲个数来控制角位移量，实现精确定位，在数字、模拟、通信等各种控制信号下，步进电机被广泛地运用在多种位置和速度控制的应用中。

负载特性
- 负载类型：旋转负载、直线负载、摩擦负载、重力负载等。
- 负载惯量（J_{\text{load}}Jload）：负载对旋转轴的转动惯量（单位：kg·m²）。
- 负载扭矩（T_{\text{load}}Tload）：克服摩擦力或重力的静态扭矩（单位：N·m）。
运动参数
- 最大转速（N_{\text{max}}Nmax）：负载所需最高转速（单位：rpm）。
- 加减速时间（t_{\text{acc}}tacc、t_{\text{dec}}tdec）：加速和减速时间（单位：s）。
- 定位精度：步距角（如1.8°、0.9°）及驱动器细分设置。
传动机构参数
- 减速比（ii）：若使用减速机，需考虑其对扭矩和转速的放大作用。
- 传动效率（\etaη）：齿轮、皮带等传动效率（通常取0.8-0.95）。

判断需多大力矩：静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。步进电机有步距角、静转矩、及电流三大要素组成。一旦这三大要素确定，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。电机的步距角应等于或小于此角度。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。

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，应在曲线以下。