步进电机怎么选型 步进电机选型计算方法

一、步进电机怎么选型

步进电机选型需要科学计算选择合适的电机。除了注意法兰尺寸、相数、电机长度、轴长、引出线数外，还要计算扭矩、电流等，确定配套的驱动器。

1、步进电机转矩的选择

步进电机的保持转矩类似于传统电机的“功率”。当然，也有本质区别。步进电机的物理结构与交直流电机完全不同，电机的输出功率是可变的。通常，根据需要的扭矩（即被驱动物体的扭矩）来选择哪种类型的电机。例如扭矩为0.6NM以下，选择28、35、42（电机的本体直径或方形度，单位：mm；如果扭矩大于0.6nm，选择57电机比较合适。如果扭矩为几牛米以上，选用86、110等规格的步进电机。

2、步进电机相数选择

很多客户很少注意步进电机相数的选择，大多是随便买的。事实上，不同相数的电机工作效果是不同的。相数越多（常用的有二相、三相和五相），步距角可以越小，运行时的振动也比较小。在大多数情况下，经常使用两相电机。在高速大扭矩的工作环境中，选择三相步进电机。

3、步进电机转速的选择

还应特别考虑电机的速度。因为电机的输出扭矩与转速成反比。也就是说，在低速时（每分钟几百转以下，它的输出扭矩很大），而在高速时（1000转--9000转），扭矩很小。当然，有些工况需要高速电机，所以需要测量步进电机的线圈电阻、电感等指标。选择电感较小的电机作为高速电机可以获得较大的输出转矩。反之，当要求低速大扭矩时，最好选择十几或几十MH的电感，大一点的电阻。

4、步进电机空载启动频率的选择

步进电机的空载启动频率通常称为“空载启动频率”。这是选择电机的一个比较重要的指标。如果要求瞬间频繁启停，且转速在1000转左右（或更高），通常需要“加速启动”。如果需要直接启动实现高速运行，最好选择无功或永磁电机。这些电机的“怠速频率”相对较高。

二、步进电机选型计算方法

在选择步进电机时如何选型计算方法，具体如下。

1、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。

2、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。

3、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

4、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。

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）

5、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。