步進電機該如何選型

引言：工業社會中，步進電機因其具有無刷結構，可靠性高、響應快、不受特定環境影響和保持轉矩等特點被廣泛應用。與此同時，隨著國民經濟的推動，工業自動化水平日益提高，因此對步進電機的需求也逐年攀升。那么在購機之前，應該如何選型呢？那就往下看吧！

　　什么是步進電機？步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機，是現代數字程序控制系統中的主要執行元件，應用極為廣泛。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

　　同時，步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。步進電機一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。

　　1、步進電機步距角的選擇

　　電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。

　　2、步進電機靜力矩的選擇

　　步進電機的動態力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。

　　3、步進電機電流的選擇

　　靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流。

　　步進電機選型計算方法：

　　一）電機**速度選擇：

　　步進電機**速度范圍為600-1000rpm。機械傳動系統要根據此參數進行設計。

　　二）電機步距角選擇：

　　機械傳動比確定后，可根據控制系統的定位精度選擇步進電機的步距角及驅動器的細分等級，一般選電機的一個步距角對應于系統的定位精度的1/2或更小。注意：當細分等級大于1/4后，步距角的精度不能保證。

　　三）電機力矩選擇：

　　轉動慣量計算

　　在旋轉運動中，物體的轉動慣量J對應于直線運動中的物體質量。要計算系統在加速過程中的動態載荷，就必須計算物體的轉動慣量J和角加速度w，然后得出慣性力矩T=J*w。

　　物體的轉動慣量為：J=∫r2pdV，式中dV為體積元，p為物體密度，r為體積元與轉軸的距離。單位：Kgm2。以圓柱體為例：

　　J=W/8（D/103）2=πp/32（L/103）（D/103）^4式中：L（長度/mm）D（直徑/mm）

　　將負載質量換算成電機輸出軸上的轉動慣量，常見傳動機構與公式如下：

　　1）滾珠絲杠

　　J=W（1/2π*BP/103）2*GL2

　　W：可動部分總質量（Kg）

　　BP：絲杠螺距（mm）

　　GL：減速比

　　2）齒條和小齒輪、傳送帶、鏈條傳動

　　J=W（1/2*D/103）2*GL2

　　W：可動部分總質量（Kg）

　　D：小齒輪直徑（mm）

　　鏈輪直徑（mm）

　　GL：減速比

　　3）旋轉體、轉盤驅動

　　J=（J1+W（L/103）2）*GL2

　　J1：轉盤的慣性矩

　　W：轉盤上物體的質量（Kg）

　　L：物體與旋轉軸的距離（mm）

　　GL：減速比

　　加速度計算

　　控制系統要定位準確，物體運動必須有加減速過程，如下圖所示。

　　已知加速度時間△t、**速度Vmax，很容易算出電機的角加速度：w=Vmax/△t（rad/s2）

　　電機力矩計算

　　T=（J*w+TL）/n其中：TL為系統外力折算到電機上的力矩;n為傳動系統的效率。

　　根據計算出的力矩T再加上一定的安全系數，即可選出電機的型號。

　　以上數據僅供參考，請根據自己的實際情況進行選購，亦可咨詢我們為您提供購買方案。步進電機如今不斷滲透進新興經濟領域之中，新的市場需求也隨之生成，其性能將會不斷改進創新下去。