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汉德保步进电机选型的指导

文章出处：汉德保(HDB MOTOR)电机人气：4866发表时间：2018-10-31

在设计一个新的设备时，如何选择合适的步进电机呢？基本思路如下：

1、确定机械传动结构

比如直接连接、丝杆传动、皮带传动等等。这时要考虑到一些对电机机械上的要求，比如大概可接受尺寸、安装要求、电机径向、轴向受力及窜动要求等等。

2、确定需要的分辨率

根据选定的机械结构和整机要求，确定电机的分辨率，即步距角，例如要选用0.9°或是1.8°的电机。

3、根据机械传动要求，确定运转模式

也即根据机械移动，定位和时间要求来确定步进电机运转的速度，角度和加减速曲线。

3.1 计算运转脉冲数

脉冲数=（要求的位移量360°/电机转一圈的位移量步距角）×（360°/步距角）

3.2 确定运行曲线和计算脉冲频率

一般来说运行曲线使用矩形和梯形两种。

☆矩形曲线

电机直接以运行频率启动，运转到位后直接停止。这种运转方式需要非常大的加速扭矩。

脉冲频率=运转脉冲数/定位时间

☆梯形曲线

电机由较低的频率启动，加速到要求速度，运行一定时间后要求再减速然后停止。这样速度变化较为缓慢，对加速扭矩要求可适当降低。通常加减速度时间设定为定位时间的25% 左右。根据实际情况确定启动频率，启动时间（也可以考虑在多少个脉冲数后加速到运行频率）

4、计算需要的转矩

4.1 计算负载转矩

这是在机械结构正常运行时电机需要提供的克服各部分摩擦阻力的转矩。负载转矩根据不同的机械结构和负载种类而异，可以进行理论计算和实际测量。

4.2 计算加速度转矩

这是把负载从静止加速到运行速度和把运行负载所停下来需要的转矩。

矩形驱动时加速转矩

转矩计算

梯形驱动时加速转矩

加速转矩计算方法

JO= 转子惯量[kg.m2]

JL= 全负载惯量[kg.m2]

θs= 马达步距角[° /STEP]

f2= 运转脉冲速度[Hz]

f1= 启动脉冲速度[Hz]

f= 矩形驱动时的运转脉冲速度[Hz]

t1= 加（减）速时间[S]

4.3 计算需要转矩

需要转矩=（负载转矩+ 加速转矩）× 安全系数

安全系数通常设置为1.5-2.0 倍。

5、查看电机矩频曲线，确定电机造型

根据上面计算好的电机运行频率和需要力矩确定工作点，查看相关电机的矩步曲线，选择运行力矩（又称牵引力矩）曲线在工作点之上相的相对应的电机。再查看该电机的启动力矩（又称牵入力矩）曲线，确定在启动频率点上电机可以提供足够的转矩。

6、选定型号后，需再确认一下惯量比

惯量比=机械结构的全惯量/电机转子的惯量

如果惯量比过大，则启动停止时的过冲和回冲会变大，从而影响启动和整定的时间，也可能出现无法启动的现象。惯量比超出以下参考值时，建议选用大一号的电机或者另加齿轮减速箱。惯量比参考值：20、28、35 电机建议5 以下：42、57、86、110 电机建议10 以下。

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