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2021年09月26日 | 步进电机选型的步骤及步进电机选型方法
2021-09-26 来源：elecfans
在选择步进电机时可以按以下步骤进行选择，这样可以避免选型不当带来的麻烦。具体如下，仅供参考。
1、步进电机转矩的选择
步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然，有着本质的区别。步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小（即所要带动物体的扭力大小），来选择哪种型号的电机。大致说来，扭力在0.8N.m以下，选择20、28、35、39、42（电机的机身直径或方度，单位：mm）;扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。
2、步过电机转速的选择
对于电机的转速也要特别考虑。因为，电机的输出转矩，与转速成反比。就是说，步进电机在低速（每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大），在高速旋转状态的转矩（1000转/分--9000转）就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH，电阻也要大一些为好。
3、步进电机空载起动频率的选择
步进电机空载起动频率，通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右（或更高），通常需要“加速启动”。如果需要直接启动达到高速运转，最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。
4、步进电机的相数选择
步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。大多数场合，使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。
5、针对步进电机使用环境来选择
特种步进电机能够防水、防油，用于某些特殊场合。例如水下机器人，就需要放水电机。对于特种用途的电机，就要针对性选择了。
6、根据您的实际情况可否需要特殊规格
特殊规格的步进电机，请和我们沟通，在技术允许的范围内，加工订货。例如，出轴的直径、长短、伸出方向等。
7、如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通与确认型号
如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通，以便于确认你要选择的步进机电能否满足你所要求各方面的指标。
步进电机选型方法
机选型计算方法：
一）电机最大速度选择：
步进电机最大速度范围为600-1000rpm。机械传动系统要根据此参数进行设计。
二）电机步距角选择：
机械传动比确定后，可根据控制系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，一般选电机的一个步距角对应于系统的定位精度的1/2或更小。注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。
三）电机力矩选择：
转动惯量计算
在旋转运动中，物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。要计算系统在加速过程中的动态载荷，就必须计算物体的转动惯量J和角加速度w，然后得出惯性力矩T=J*w。
物体的转动惯量为：J=∫r²pdV，式中dV为体积元，p为物体密度，r为体积元与转轴的距离。单位：Kgm²。以圆柱体为例：
J=W/8（D/10³）²=πp/32（L/10³）（D/10³）^4 式中：L（长度/mm）D（直径/mm）
将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量，常见传动机构与公式如下：
1）滚珠丝杠
J=W（1/2π*BP/10³）²*GL²
W：可动部分总质量（Kg）
BP：丝杠螺距（mm）
GL：减速比
2）齿条和小齿轮、传送带、链条传动
J=W（1/2*D/10³）²*GL²
W：可动部分总质量（Kg）
D：小齿轮直径（mm）
链轮直径（mm）
GL：减速比
3）旋转体、转盘驱动
J=（J1+W（L/10³）²）*GL²
J1：转盘的惯性矩
W：转盘上物体的质量（Kg）
L：物体与旋转轴的距离（mm）
GL：减速比
加速度计算
控制系统要定位准确，物体运动必须有加减速过程，如下图所示。
已知加速度时间△t、最大速度Vmax，很容易算出电机的角加速度：w=Vmax/△t（rad/s²）
电机力矩计算
T=（J*w+TL）/n 其中：TL为系统外力折算到电机上的力矩;n为传动系统的效率。
根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数，即可选出电机的型号。
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史海拾趣
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