步进电机选型方法
步进电机选型计算方法
步进电机选型计算方法步进电机是一种能将输入脉冲信号转化为角位移的电机。
它具有结构简单、控制精度高、启动扭矩大等优点,广泛应用于机械系统中的定位控制、速度调节、角度控制等领域。
在选型过程中,需要考虑步进电机的型号、参数和性能等因素。
本文将介绍步进电机选型的计算方法。
步进电机的型号和参数步进电机通常由两个参数决定,即步距角和相数。
步距角指的是电机每接受一个脉冲信号所转动的角度。
常见的步距角有 1.8度(200步/转)和0.9度(400步/转)两种。
步距角越小,电机的定位精度越高。
相数指的是电机的相数,常见的有2相、4相、6相等。
相数越多,电机的转矩平稳性越好。
步进电机的性能步进电机的性能包括静态转矩、动态转矩、最大转速等指标。
静态转矩是指电机在静止状态下能够提供的最大转矩,动态转矩是指电机在运转过程中能够提供的最大转矩。
最大转速是指电机能够达到的最高转速。
选型时需根据具体的应用需求来确定这些指标。
步进电机的负载特性负载特性包括电机扭矩-速度曲线和转动惯量。
电机扭矩-速度曲线描述了电机在不同速度下的输出扭矩和输入电流的关系,可以用来评估电机的运行稳定性。
转动惯量描述了电机转动时的惯性大小,通常是根据系统的加速度和位置控制要求来确定的。
步进电机的选型计算方法主要包括定位精度、动态响应性能以及转矩要求三个方面。
1.定位精度计算步进电机的定位精度受到步距角、齿距、电机的误差等因素的影响。
根据具体的应用需求,可以采用以下公式来计算定位精度:定位精度=N*U/360其中,N为步数(一转的步数),U为脉冲数2.动态响应性能计算动态响应性能主要包括加速度曲线和最大速度两个方面。
加速度曲线是根据系统的加速度和行程要求来确定的。
最大速度则取决于电机的最大转速和负载特性。
3.转矩要求计算转矩要求主要是根据负载的特性来确定的。
计算转矩要求时需要考虑负载的惯性、摩擦力、载荷等因素。
综合考虑以上因素,可以选择合适的步进电机。
通常情况下,需要进行多个步进电机比较和试验,以找到最适合应用需求的电机。
步进电机选型计算公式
步进电机选型计算公式
步进电机选型计算公式主要包括以下三个方面:
1. 计算步进电机的理论步数。
步进电机的理论步数是由电机的步距角以及驱动方式(单相、双相、四相等)决定的。
计算公式为:
理论步数= 360°/步距角×驱动方式
其中,步距角是指电机每一步转动的角度。
2. 计算步进电机的负载转矩。
负载转矩是指在实际工作过程中,电机需要承受的负载力矩。
该值会影响到电机的运行状态和驱动能力。
计算公式为:
负载转矩= 负载力×距离臂长
其中,负载力是指电机需要承受的负载力,距离臂长是指负载力所作用的杠杆臂长度。
3. 计算驱动电流大小。
驱动电流是指通过步进电机的电流大小,直接影响到步进电机的稳定工作和驱动效率。
计算公式为:
驱动电流= 负载转矩÷转矩系数
其中,转矩系数是一个常量,代表驱动电流和电机扭矩之间的关系。
这个值可以根据不同型号的驱动器进行调整。
步进电机型号参数选择
步进电机型号参数选择步进电机是一种能将数字脉冲信号转换为角位移或直线位移的电机。
它通过控制电流的连续变化实现位置控制,具有精度高、稳定性好、启停速度快等优点。
步进电机在许多领域中广泛应用,包括机械、电子设备、医疗器械等。
本文将介绍几种常见的步进电机型号、参数和选择方法。
一、步进电机型号1.42型步进电机42型步进电机是一种直径为42mm的经典步进电机。
它由两相或四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
42型步进电机具有结构简单、驱动电流小、噪音低等特点,广泛应用于一些小型机械设备中。
2.57型步进电机57型步进电机是一种直径为57mm的步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
57型步进电机具有结构稳定、扭矩输出大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要较大扭矩输出的场合。
3.86型步进电机86型步进电机是一种直径为86mm的大功率步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
86型步进电机具有功率大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要大功率输出的机械设备。
二、步进电机参数1.步距角:步进电机通常以步距角来描述,它表示每次接收一个脉冲信号时电机转动的角度。
常见的步距角有1.8度型和0.9度型。
1.8度型步进电机每个步距可以转动1.8度,0.9度型步进电机则可以转动0.9度。
2.额定电流:步进电机的额定电流是指电机在正常工作时所需的电流大小。
一般来说,额定电流越大,电机的输出扭矩就越大,但也会产生更多的热量。
3.驱动电压:步进电机的驱动电压是指电机在正常工作时所需的电压大小。
一般来说,驱动电压越高,电机的运行速度就越快,但也会增加驱动电路的复杂度。
4.静态扭矩:步进电机的静态扭矩是指在停止时所能提供的最大转矩。
它通常与步进电机的物理结构和线圈参数有关。
5.转动惯量:步进电机的转动惯量是指电机转动一定角度所需的转动力矩大小。
它通常与电机的转子质量和转子结构有关。
步进电机选型步骤X(精)
步进电机选型步骤
1垂直提升物体时:
-D 24 + (m D 负载惯量: JL (kg.cm2= (π/32ρL (D14
12 /4
负载力矩 : TL (N.m= (WD1/2×10-2
m ---质量 (kg
W---重量(N
ρ---滚轮材料比重 (kg/cm3
-3(kg/cm 3
-3(kg/cm 3 铝合金ρ=2.69×10
钢铁ρ=7.86×10
(转换:1kgf=9.8N
2水平移动物体时:
负载惯量 : JL (kg.cm2= J1+ (Z1/Z2 2 {J2+J3+m (P/2π 2}负载力矩 : T L
-2
(N.m= (Z1/Z2 {[μ(W+f P]/(2πη}×10
m --质量 (kg; W--重量(N --杆固定力 (N
2
-惯量(kgcm 2;Z
2
-齿数 1
-惯量(kgcm 2;Z
1
-齿数
导杆
J
3
-惯量(kgcm 2;P-螺距(cm
3 脉冲频率 f =(N/60?(360/θ
S
θS--步距角(度 N--转速(rpm
10-2+TL 4 驱动力矩 T =Ta+TL=(JM+JL(π/180θS[(f0
-f1/t]×
T--驱动力矩
Ta--加速力矩
J M --电机转子惯量
J L --负载惯量
T
f1f0
注意:选型时还要看 1/启动点 A 是否在启动矩频曲线以下,2/工作点 B 是否在运转矩频曲线以下.
如果能同时满足以上两点,该电机可用.。
步进电机的选型和计算方法
1、步进电机的选用计算方法步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。
您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。
步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。
而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。
在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。
一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。
在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。
但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。
精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ -步进电机的步距角(o/脉冲) S -丝杆螺距(mm) Δ-(mm/脉冲)(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js -丝杆惯量(Kg.cm.s2) W-工作台重量(N)S-丝杆螺距(cm)(3)计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt (1-3)Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)式中Ma -电机启动加速力矩(N.m) Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min)T---电机升速时间(s)Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m) u-摩擦系数η-传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)Mt-切削力折算至电机力矩(N.m) Pt-最大切削力(N)(4)负载起动频率估算。
步进电机的选型及计算方法
步进电机的选型及计算方法步进电机是一种将电脑指令转化为机械运动的电机,广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床、自动化设备等领域。
步进电机的选型和计算方法是确保电机能够满足使用要求的重要环节。
本文将介绍步进电机的选型和计算方法,以帮助读者了解如何正确选择步进电机。
**一、步进电机的选型**选型是步进电机设计的第一步,主要考虑以下几个因素:1.**载荷特性**:首先需要知道电机所需驱动的载荷特性,包括重量、转动惯量等。
根据载荷特性,选取适当的电机功率和扭矩。
2.**运动要求**:了解运动要求,包括速度、加速度、定位精度等。
根据运动要求,选取适当的步进角和步数。
3.**工作环境**:考虑工作环境的温度、湿度、粉尘、振动等因素,选取能够适应工作环境的电机。
4.**可靠性要求**:根据应用的可靠性要求,选取有良好可靠性的步进电机。
5.**成本**:考虑成本因素,选取能够满足需求且价格合理的电机。
选型过程中,通常需要参考制造商提供的电机规格书和技术手册,以获取详细的电机参数信息。
**二、步进电机的计算方法**1.**功率计算**:选择适当的功率可确保步进电机能够正常工作。
功率计算公式如下:功率(W)=扭矩(N·m)×转速(RPM)/9.54882.**扭矩计算**:根据应用的载荷特性计算步进电机所需的最大扭矩。
扭矩计算公式如下:扭矩(N·m)=载荷转动惯量(kg·m²)×角加速度(rad/s²)其中,角加速度可根据速度和加速度计算得到:角加速度(rad/s²)=加速度(rad/s²)/ 微步数(步)3.**速度计算**:根据应用的速度要求,计算步进电机的理论最大速度和可用的速度范围。
理论最大速度可按照电机额定的最大转速计算。
通常步进电机的最大转速范围在100-5000RPM之间。
可用速度范围受到供电电压、电机驱动方式、驱动电流等因素的影响。
步进电机选型的三种方法
电机选型—丝杆步进电机选型、电机插件使用方法目的:熟悉丝杆电机使用模型,掌握3种计算方式,并对其中原理进行分析,掌握电机基本参数和公式并且利用电机选型软件验证课程内容:已知:总负载m=20kg,速度V=0.1m/s,1610导程P=10mm,导轨摩擦系数为μ=0.11、扭矩匹配的三种方法方法一:J(惯量)=M(P/2π)^2=20kg*0.00000254=0.0000507kgm^2=0.507丝杆惯量J=1/8MD²=0.256总惯量=旋转惯量+直动惯量=0.507+0.256=0.8加速时间0.2sω=2πN/60=6.28*600/60=62.8rad/s角加速度β=ω/t=62.8rad/s/0.2s=314rad/s^2T加速=j*β=0.00008kgm^2*314rad/s^2=0.025NMf=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT(匀速)=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NMT(总)=T(匀速)+T(加速)=0.032NM+0.025NM=0.06NM 方法二:方法三:f=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT(匀速)=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NM T加速=5*T=0.16NM2、转速匹配转速N=V*60*1000/Pb=0.1m/s*60*1000/10mm=600r/min200-600rpm3、电机惯量匹配电机惯量J=0.00008kgm^2/20=0.000004kgm^2=0.04*10^-4课后作业:已知:总负载m=100kg,速度V=0.2m/s,导程Pb=?,计算所需步进电机参数。
步进电机的选型步骤
步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型,通常可以按照以下几个步骤:1) 根据机械系统结构,求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ;3) 取其中最大的等效负载转矩,作为确定步进电动机最大静转矩的依据;4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等,对初选的步进电动机进行校核。
1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一,它对选择电动机具有重要意义。
eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。
ml2/122. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。
通常考虑两种情况:一种情况是快速空载起动(工作负载为0),另一种情况是承受最大工作负载。
(1)快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1Teq1amax f 0T =T +T +T (4-8)式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩,单位为N ·m ;f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩,单位N ·m ;0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩,单位为N ·m 。
具体计算过程如下:1)快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩:amax eq 2T =J =60eq ma J n t πε (4-9)式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量,单位为2kg m ⋅;ε——电动机转轴的角加速度,单位为2/rad s ;m n ——电动机的转速,单位r/min ;a t ——电动机加速所用时间,单位为s ,一般在0.3~1s 之间选取。
2)移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩:f T =2i πη (4-10)式中 F 摩——导轨的摩擦力,单位为N ;h P ——滚珠丝杠导程,单位为m ;η——传动链总效率,一般取0.70.85η=;i ——总的传动比,/s m i n n =,其中m n 为电动机转速,s n 为丝杠的转速。
步进电机的选型及计算方法
步进电机选型的计算方法步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。
但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数,因此,这里只给出比较简单的计算方法。
一、驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。
下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间,驱动和定位时间,电机的选型基于模式图。
●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。
必要脉冲数按下面公式计算:必要脉冲数=物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离×360 o步进角●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。
驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。
(1)自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段,而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。
自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。
同时,因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化,所以这种方式需要较大的加/减速力矩。
自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下:驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒](2)加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动,经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度,运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。
其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。
加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。
在加/减速运行方式中,因为速度变化较小,所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。
加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下:驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数-启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]-加/减速时间[秒]二、电机力矩的简单计算示例必要的电机力矩=(负载力矩+加/减速力矩)×安全系数●负载力矩的计算(TL)负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机,广泛应用于自动化设备、工业控制、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机时,需要经过以下几个步骤:1.确定应用需求:首先需要明确步进电机的使用环境和应用需求,包括所需的转矩、转速、精度、运动模式(单步运动、连续运动)等。
2.计算负载特性:根据应用需求,计算出步进电机所需的负载特性,包括转矩、惯性、负载惯性比等。
这些参数将决定所选步进电机的能力是否足够满足应用需求。
3.选择电机类型:根据应用要求和负载特性,选择合适的步进电机类型。
常见的步进电机类型包括永磁步进电机、混合式步进电机和开环步进电机等。
4.计算步进电机参数:根据应用需求和负载特性,计算出所选步进电机的一些重要参数,包括步距角、步进角精度、电感、电阻、静态转矩、最大转速等。
5.进行性能匹配:根据计算得到的参数,与实际的步进电机参数进行比较,进行性能匹配。
确保所选步进电机的性能能够满足应用需求,如转矩能力是否足够、转速是否达到要求、步进角精度能否满足应用要求等。
6.考虑成本和可靠性:根据所选步进电机的性能和价格,进行成本和可靠性的评估。
确定所选步进电机的成本是否符合预算,以及其可靠性是否能够满足应用需求。
7.选择品牌和供应商:根据步进电机的技术特性和价格,选择合适的品牌和供应商进行购买。
选择有良好信誉和服务的供应商,确保步进电机的质量和售后服务。
在选择步进电机时,还需要考虑一些其他因素,如工作环境(温度、湿度等)、安装尺寸、工作噪音、功率和电源要求等。
通过综合考虑这些因素,选择合适的步进电机,才能确保其能够满足应用需求并具有较好的性能和可靠性。
步进电机选型
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,也有本质的区别。
步进马达机器的物理结构与交流和直流电动机完全不同。
电机的输出功率是可变的。
通常根据需要大扭矩较小(即要驱动的对象的扭矩),以选择哪种类型的电动机。
一般来说,扭矩小于0.8N。
M,和选择20、28、35、39、42(机体直径或电机平方度,单位:mm);如果扭矩约为1n,则选择57电动机。
中号比较合适。
当扭矩为几个N.m或更大时,必须选择86、110、130和其他步进电机。
2.步进电机的速度选择应特别考虑电动机的速度。
因为,电动机的输出转矩与速度成反比。
也就是说,步进电机在低速(每分钟几百转或更少,输出扭矩大)下,以及在高速(1000 rpm-9000 RPM)下很小当然,某些工作条件下需要高速电动机,因此应确定步进电动机的线圈电阻,电感等指标测量。
选择电感较小的电动机作为高速电动机可以获得较大的输出转矩。
相反,需要低速在大转矩的情况下,最好选择几十MH或几十MH的电感,并且电阻应更大。
3.步进电机空载启动频率的选择步进电动机的无负载启动频率通常称为“空载启动频率”。
这是选择和购买电动机的重要指标。
如果需要立即频繁地启动和停止,并且速度约为1000 rpm(或更高),通常需要“加速启动”。
如果需要直接启动以实现高速运行,最好选择电抗或永磁电动机。
比较这些电机的“空载频率”高。
4.步进电机的相数选择步进电机的相数选择,这个内容,很多顾客几乎不注意,大部分都是随便购买的。
其实没有相数相同的电机具有不同的工作效果。
相数越多,步距角就越小,并且振动将是相对的小一点在大多数情况下,使用两相电动机较多。
在高速大扭矩的工作环境中,选择三相步进电机要比比较实用。
步进电机选型方法
步进电机换个说法就是马达,一说到马达相信大部分的人都不陌生,但是对于步进电机可能还是有部分人不清楚。
步进电机是一种作为控制用的特殊电机,它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的,其特点是没有积累误差,所以广泛应用于各种开环控制。
然而在日常生活中,我们在选择步进电机型号的时候往往需要注意哪些误区呢?一、选择步进电机应遵循先选电机后选步进电机驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性最匹配的步进电机。
二、确定步进电机拖动负载所需要的扭矩:最简单的方法是在负载轴上加一杠杆,用弹簧秤拉动杠杆,拉力乘以力臂长度既是负载力矩。
或者根据负载特性从理论上计算出来。
由于步进电机是控制类电机,所以目前常用步进电机的最大力矩不超步电机系统解决方案过60N.M ,力矩越大,成本越高,如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围,可以考虑加配减速装置。
三、确定步进电机的最高运行转速:转速指标在步进电机的选取时至关重要,步进电机的特性是随着电机转速的升高,扭矩下降,其下降的快慢和很多参数有关,如:步进驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等,一般的规律是:驱动电压越高,力矩下降越慢;电机的相电流越大,力矩下降越慢。
在设计方案时,应使电机的转速控制在 1500 转/分或 1000 转/分。
四、根据负载最大力矩和最高转速两个重要指标:如果您认为自己选出的电机太大,可以考虑加配减速装置,这样可以节约成本,也可以使您的设计更灵活。
要选择好合适的减速比,要综合考虑力矩和速度的关系,选择出最佳方案。
步电机系统解决方案五、最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )力矩余量和转速余量。
尽量选择混合式步进电机,它的性能高于反应式步进电机;尽量选取细分驱动器,且使驱动器工作在细分状态。
选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区,也就是说并非电机的扭矩越大越好,要和速度指标一起考虑。
步进电机的选型与计算
步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电动机类型,广泛应用于各种自动控制系统中。
步进电机以其结构简单、运动精确和控制方便的特点,被广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机和进行计算时,需要考虑以下几个方面:步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度。
本文将对步进电机的选型和计算进行详细介绍。
1.步进角度选择步进电机通常有两种步进角度可选:1.8度和0.9度。
其中1.8度步进角度的电机更为常见,但如果需要更高的运动精度,可以选择0.9度步进角度的电机。
步进角度越小,电机一圈的步数越多,运动精度也就越高。
2.扭矩选择扭矩是步进电机的输出能力,通常由电机的尺寸和电流决定。
选择合适的扭矩需要考虑应用场景下的负载情况。
如果负载较大或需要较大的运动力矩,需要选择具有较大扭矩的电机。
3.电流选择4.电压选择选择步进电机的电压需要考虑到驱动器的额定电压。
步进电机的电压应该与驱动器能够提供的电压匹配,以确保电机正常工作。
通常,选择合适的电压可以提高电机的响应速度和运动精度。
5.转速和加速度选择在进行步进电机的计算时,可以根据具体的参数和公式进行计算。
以下是步进电机常用的几个计算公式:1.步进电机的转速计算公式:转速 = 频率× 步进角度× 60(单位:rpm)2.步进电机的转矩计算公式:转矩=功率/转速(单位:Nm)3.步进电机的加速度计算公式:加速度 = (最终速度 - 初始速度)/ 时间(单位:rad/s²)这些公式可以根据具体的参数进行灵活计算,以满足不同应用场景的需求。
总结起来,步进电机的选型和计算需要考虑步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度等因素。
根据具体的应用场景需求,选择合适的步进电机,并进行相关参数的计算,以满足项目的设计要求。
步进电机的选型方法
步进电机的选型方法步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。
一旦三大要素确定,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(包括减速)。
电机的步距角应等于或小于此角度。
目前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(几何尺寸)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(参考驱动电源、及驱动电压)4、力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:P= Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·米P=2πfM/400(半步工作)其中f为每秒脉冲数(简称PPS)(二)、步进电机应用中的注意点1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转,(0.9度时6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用,可通过减速装置使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低。
2、步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大。
3、由于历史原因,只有标称为12V电压的电机使用12V外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值,可根据驱动器选择驱动电压(建议:SL57采用直流24V-36V,SL86采用直流50V,SL110采用高于直流80V),当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源,不过要考虑温升。
步进电机选型方法
步进电机选型方法步进电机简介及选型方法如何选择合适的步进电机1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = GrG 重物重量r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kgcm)M:质量R1:外径R2:内径TJ = Jdw/dt dw/dt 为角加速度2.力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现,以下是我们对其中关键词语的解释。
步进电机简介及选型方法说明:1. 工作频率点:表示步进电机在该点的转速值。
单位:Hzn=Θ*Hz / (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值,Θ步进电机的步距角例:1.8步进电机,在1/2细分驱动的情况下(即每步0.9)500Hz 时,其速度是1.25转/秒2. 起动区域:步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域:在这个区域里,电机不能直接运行,必须先要在起动区域内起动,然后通过加速的方式,才能到达该工作区域内。
同样,在该区域内,电机也不能直接制动,否则就会造成失步,必须通过减速的方式到起动区域内,在进行制动。
4. 最大起动频率点:步进电机在空载情况下,最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点:步进电机在空载情况下,可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩:步进电机在特定的工作频率点下,直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩:步进电机在特定的工作频率点下,运行中可带动的最大力矩负载值。
由于运动惯性的原因,所以,运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时,如何在最短的时间内加速,减速就成了关键。
如下图示,步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状,在高速时,由于电感的影响,很快下滑。
步进电机简介及选型方法(1)直线加速运动已知电机负载为TL,要从F0 在最短时间tr内加速到F1,求tr 和加速脉频率F(t)A.确定TJ,一般TJ =70% Tm。
如何选择步进电机?步进电机选型的7个步骤,必不可少!
如何选择步进电机?步进电机选型的7个步骤,必不可少!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、步进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。
步进电机选型的计算示例
步进电机选型的计算示例步进电机是一种将电脉冲转化为机械角度的装置,广泛应用于工业自动化领域。
选型步进电机时,需要考虑以下几个方面的因素:1.载荷特性:首先需要确定所需驱动的载荷特性,包括转动惯量、负载扭矩和转速等。
这些参数会决定步进电机的尺寸大小、型号和驱动电流等。
2.加速度和减速度:根据需要的加速度和减速度来选择步进电机。
通常情况下,较大的转动惯量需要更大的电机和更高的驱动电流,以实现较快的加速和减速。
3.驱动方式:根据具体应用的要求来选择驱动方式,主要有全步进驱动和微步进驱动两种。
全步进驱动具有较大的转动角度,而微步进驱动可以实现更精细的位置调整。
4.电磁噪声:步进电机在工作时会产生电磁噪声,需要考虑噪声水平是否符合所需应用的要求。
下面以一个实际应用的计算示例来说明步进电机的选型过程。
假设需要选型的应用为驱动一个转动惯量为0.5 kg·m²的载荷,要求达到最大转速为300 RPM,加速度为5000 RPM/s,减速度为8000RPM/s。
根据这些参数,我们可以按照以下步骤进行步进电机的选型计算:1. 确定负载扭矩:载荷的转动惯量可以根据实际情况或者相关设计手册得到。
假设转动惯量为0.5 kg·m²,可根据公式T=Jα 计算所需的平均扭矩。
其中,T为负载扭矩,J为转动惯量,α为加速度。
根据给定的加速度为5000 RPM/s,可得到平均扭矩T=Jα=0.5kg·m²×5000RPM/s=2500 N·m。
2.确定最大扭矩:最大扭矩一般是平均扭矩的2-3倍,以确保电机在加速和减速时能够提供足够的动力。
假设最大扭矩为平均扭矩的2倍,即最大扭矩为5000N·m。
3.确定转速范围:根据要求的最大转速为300RPM,可以根据实际情况选择合适的步进电机型号。
一般来说,步进电机的最大转速会在数据手册中给出。
4.确定驱动电流:驱动电流的大小与所需的扭矩和转速有关。
步进电机的选型的方法
一、选择保持转矩:保持转矩也叫静力矩,是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩,而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。
比如,一般不加说明地讲到1N.m 的步进电机,可以理解为保持转矩是1N.m。
二、选择相数:两相步进电机成本低,步距角最少1.8度,低速时的震动较大,高速时力矩下降快,适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合;三相步进电机步距角最少1.2度,振动比两相步进电机小,低速性能好于两相步进电机,最高速度比两相步进电机高百分之30至50,适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合;5相步进电机步距角更小,低速性能好于3相步进电机,但成本偏高,适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。
三、选择步进电机:应遵循先选电机后选驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性最匹配的步进电机;精度要求高时,应采用机械减速装置,以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态;避免使电机工作在振动区,如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决;电源电压方面,建议57电机采用直流24V-36V、86电机采用直流46V、110电机采用高于直流80V;大转动惯量负载应选择机座号较大的电机;大惯量负载、工作转速较高时,电机而应采用逐渐升频提速,以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度;鉴于步进电机力矩一般在40Nm以下,超出此力矩范围,且运转速度大于1000RPM时,即应考虑选择伺服电机,一般交流伺服电机可正常运转于3000RPM,直流伺服电机可可正常运转于10000RPM。
四、选择驱动器和细分数:最好不选择整步状态,因为整步状态时振动较大;尽量选择小电流、大电感、低电压的驱动器;配用大于工作电流的驱动器、在需要低振动或高精度时配用细分型驱动器、对于大转矩电机配用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能;在电机实际使用转速通常较高且对精度和平稳性要求不高的场合,不必选择高细分数驱动器,以便节约成本;在电机实际使用转速通常很低的条件下,应选用较大细分数,以确保运转平滑,减少振动和噪音;总之,在选择细分数时,应综合考虑电机的实际运转速度、负载力矩范围、减速器设置情况、精度要求、振动和噪音要求等。
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步进电机选型方法
1、步进电机的选用计算方法
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。
您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。
步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。
而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。
在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。
一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。
在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。
但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。
精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:
(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1) 式中φ -步进电机的步距角(o/脉冲)S -丝杆螺距(mm) Δ-(mm/脉冲)
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)式中Jt-折算至电机轴
上的惯量(Kg.cm.s2)
J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js -丝杆惯量(Kg.cm.s2)W-工作台重量(N)S-丝杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总力矩M
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)式中Ma -电机启动加速力矩(N.m) Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min)T---电机升速时间(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)u-摩擦系数η-传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)Mt-切削力折算至电机力矩(N.m) Pt-最大切削力(N)
(4)负载起动频率估算。
数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为
fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)式中fq---带载起动频率(Hz)fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m) 若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。
由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。
负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。
一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax。
2、步进电机分类
步进电机分三种:永磁式(PM)、反应式(VR)和混合式(HB)。
永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大,在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的
优点,它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度,山洋步进电机均为这种步进电机。
3、保持转矩(HOLDING TORQUE)
保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
4、步进电机精度为步进角的3-5%,只有周期性的误差,且不累积。
5、步进电机的外表温度
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
6、步进电机的力矩会随转速的升高而下降
当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。
在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
7、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。
在有负载的情况下,启动频率应更低。
如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。
8、如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声
步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:
A.如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区;
B.采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的、最简便的方法;
C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;
D.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高;
E.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。
9、细分驱动器的细分数是否能代表精度
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。
比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。
不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。
10、步进电机驱动器的直流供电电源
A.电压的确定:混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围(比如PMM-BD-5702的供电电压为24~36VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。
如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。
B.电流的确定:供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。
如果采用线性电源,电源电流一般可取I 的1.1~1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5~2.0倍。
11、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE
当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。
在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。
手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。
12、如何用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向
只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。