关于步进电机的选择
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机类型,拥有精度高、可控性强、反应灵敏等优点,广泛应用于各种精密控制系统中。
在选择和计算步进电机时需要考虑以下几个方面。
一、步进电机的类型首先需要了解有哪些类型的步进电机。
目前市面上常见的步进电机有单相/两相/三相/五相等不同类型,不同的类型适用于不同的应用场景。
对于低速高力的应用场合,单相步进电机的效果较佳;需要高精度的位置控制时,可以选择三/五相步进电机。
在选择实际使用的步进电机时,最好能够根据实际需求进行精细化选择。
二、步进电机驱动器的选择选择步进电机驱动器时,需要根据步进电机的类型、电源电压和工作电流等参数进行选择。
一般来说,驱动器的峰值输出电流应大于步进电机的额定电流,以确保电机正常运行。
同时,还需要考虑驱动器的微步数,微步数越高,驱动器的精度控制就越好。
但是,高微步数对马达的耗电量会增加,如果长时间负载运行可能会导致驱动电机的温度升高,从而造成高温失控现象,因此在实际应用过程中需要注意平衡微步数和耗电量的关系。
三、步进电机的计算1. 计算步进电机的步数:计算步进电机的步数主要涉及到推导出步进电机的角度转换公式,与电机的角度转换速率有关。
步数越多,角度转换越精细,步数与转速的关系,可以用以下公式计算:n=Δθ/α,其中n为步数,Δθ为转角(是原始角度),α为每步转角。
2. 计算步进电机的速度:步进电机的速度计算与电机驱动器细分数、定位精度有关,主要通过计算每步角度转移量再计算出转速。
电机驱动器分辨率越高则每步角度转移量越小,转速就越慢,反之亦然。
计算步进电机的速度时,可以使用以下公式:v=r*n*f/60,其中v为速度,r为驱动器细分数的比率,n为步数,f为电机的转速。
总之,在进行步进电机的选型与计算时,需要根据实际应用需求选择合适的电机类型与驱动器,并结合实际情况合理计算步进电机的步数和速度。
这样才能确保电机在实际应用场景中能够正常运转,保证控制系统的精度和可靠性。
步进电机的选择
步进电机的选择选型原则驱动器的电流:电流是判断驱动器能力大小的依据,是选择驱动器的重要指标之一,通常驱动器的最大电流要略大于电机的标称电流,通常驱动器有3.0A,4.0A,6.0A,8.0A等规格。
驱动器的供电电压:供电电压是判断驱动器升速能力的标志,常规电压供给有24VDC,40VDC,60VDC,80 VDC,110VDC,220VDC等。
驱动器的细分:细分是控制精度的标志,通过增大细分能改善精度。
步进电机(尤其是反应式步进电机)都有低频振荡的特点,如果您的电机需要工作在低频共振区工作(如走圆弧),则细分驱动器是很好的选择。
此外,细分比不细分,输出转矩对各种电机都有不同程度的提升。
选型指导要使系统协调运转,选型是比较重要的一环。
在此介绍一些有关选型的事项,供大家参考。
由于电机直接与外界负载相关联,因此,可以先从电机着手。
选择步进电机大致可分为以下几个步骤:1. 计算负载转矩假设系统力学模型如下图所示:已知条件如下:所用丝杆为滚珠螺杆,直径D=20mm,长度L=1米负载P=50KG,Z1,Z2为传动齿轮,Z1分度圆直径为d1=200mm,Z2分度圆直径为d1=100mm,宽度为2厘米;μ为摩擦系数,在此设其为μ=0.2电机起动速度V0=300RPM,运行速度V1=900RPM,加速时间t=200ms;由此可求得负载转矩如下:T=9.8μPD/2/1000=9.8×0.2×50×20/2/1000=0.98(牛米)1. 计算传动构件的转动惯量滚珠螺杆传动惯量:I0=1.57(R^4)ρl ρ为密度=1.57×(0.01^4)×7800×1=0.012(千克.平方米)同里可分别求得Z1和Z2的转动惯量,假定求得Z1转动惯量为I1=0.024(千克.平方米)Z2转动惯量为I2=0.0015(千克.平方米)2. 计算传动比I21=d1/d2=23. 计算电机起动转矩Tm=T/I21+(I0+I1)ξ/I21+I2*ξ=0.98/2+(0.012+0.024)*314/2+0.0015*314=0.49+5.652+0.471=6.613(牛*米)考虑到其他因素的影响,将其乘上一系数K,此系数请一实际情况斟酌选取。
如何正确选择步进电机和伺服电机
如何正确选择步进电机和伺服电机近期有许多人询问我,问我步进电机不知道怎么选择,我做了简洁的一下几个方法,盼望对大家有关心。
一、首先,确定步进电机拖动负载所需的扭矩最简洁的方法是在负载轴上增加一个杠杆,用弹簧秤拉动杠杆,拉力乘以臂的长度就是负载力矩。
也可以依据负载特性进行理论计算。
由于步进电机是掌握型电机,目前常用的步进电机最大转矩不超过45nm。
扭矩越大,成本就越高。
假如您选择的电机扭矩大于或超过此范围,您可以考虑添加和安装减速装置。
二、确定步进电机的最大运行速度。
在步进电机的选择中,速度指标是特别重要的。
步进电机的特点是随着电机转速的增加,转矩减小。
其下降速度与很多参数有关,如:驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机的尺寸等。
一般规律是:驱动电压越高,转矩下降越慢;电机相电流越大,转矩下降越慢。
在设计方案中,电动机的转速应掌握在1500转/分或1000转/分。
当然,这不是标准。
可以参考〈矩-频特性〉。
三、依据最大负载转矩和最大转速这两个重要指标,参照“转矩频率特性”,我们可以选择适合自己的步进电机。
假如您认为您选择的电机太大,可以考虑增加和减速装置,这样可以节约成本,使您的设计更加敏捷。
为了选择合适的减速比,应综合考虑转矩与转速的关系,选择最佳方案。
四、最终,应考虑肯定数量(如30%)的转矩裕度和转速裕度。
五、应尽量选用混合式步进电机,其性能要高于反射式步进电机。
六、尽可能选择细分驱动器,使驱动器在细分状态下工作。
七、在选择时,不要犯只看电机转矩的错误,即电机转矩越大越好,应与转速指标一并考虑。
八、当速度要求较高时,可选用驱动电压较高的驱动器。
九、没有详细要求选择两相或三相,只要步距角能满意使用要求。
步进电机的选型原则
步进电机的选型原则步进电机是一种作为控制用的特种电机,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(精度为百分之100),所以广泛应用于各种开环控制。
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。
1、首先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过45Nm ,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。
2、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: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。
3. 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,选择出最正确方案。
4. 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。
5. 尽量选择混合式步进电机,它的性能高于反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器,且使驱动器工作在细分状态。
7. 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。
8.在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9.在选购时是采用两相的还是三相的,这并没有什么具体的要求,只要步距角能满足使用要求就行。
步进电机选择需遵循的原则
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。
1、一般应选用力矩比实际需要大百分之五十到百分之百的步进电机,因为步进电机不能过负载运行,力辉表示即便是瞬间过载都可能造成失步、停转或不规则原地来回作动。
2、上位控制器输入的脉冲电流必须够大(一般要>10mA),以确保光电耦合器稳定导通,否则会导致步进电机失步;如果输入脉冲频率过高,会因个别脉冲接收不到,导致步进电机失步。
3、启动频率不应太高,应在启动程序中设置加速过程,即从规定的启动频率开始,加速到设定频率,否则就可能不稳定,甚至处于惰态。
4、电机如果未固定好,造成强烈共振,也会导致步进电机失步。
5、应了解步进电机的固有弱点:输入脉冲频率过高,易导致丢步;输入脉冲频率过低,易出现共振;转速偏高时扭矩降低明显。
6、应了解最新型步进电机的性能,必要时选用采用了最新控制技术的高级步进电机系统,高级系统既可以使步进电机在高速状态下减少共振,还能运用减少步进电机反电动势的技术,增加电机在高速状态下的扭矩。
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。
如何选择步进电机-步进电机的选择
如何选择步进电机?步进电机的选择
熟识这门技术的人应当是比较清晰的,步进电机的选择主要涉及到的是三个要素,步距角、静转距以及电流这三大方面,一般来说只要这个三个要素确定下来之后,那么型号大致就可以确定下来了。
首先第一个方面是步距角的选择方面,步距角主要是取决于负载的精度要求,那么将这个负载的当量换到电机轴上,那么每个当量电机应当走多少角度,步距角的角度应当是等于或者是小于这个角度。
其次个方面是电流的选择,电流参数不同,所得到的运行性能是很大不同的。
第三个方面就是静转距的选择,静转距一般应当是摩擦负载的2-3倍内是最好的,这个静转距一旦选定,电机的机座和长度就可以确定下来了。
整个这三方面确定之后,也许的电机选择也就可以确定下来了。
推断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。
负载大时,需采纳大力矩电机。
力矩指标大时,电机形状也大。
推断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。
且在选择步进电机驱动器时采纳较高供电电压。
选择电机的安装规格:如57、86、110等,主要与力矩要求有关。
确定定位精度和振动方面的要求状况:推断是否需细分,需多少细分。
依据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机.docx
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);扭力在左右的,选择57 电机较为合适。
扭力在几个或更大的情况下,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。
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。
如何选择合适的步进电机来满足特定需求
如何选择合适的步进电机来满足特定需求在各种自动化设备和控制系统中,步进电机因其精确的位置控制和相对简单的驱动方式而得到广泛应用。
然而,要选择一款合适的步进电机来满足特定的需求并非易事,需要综合考虑多个因素。
首先,我们需要明确设备或系统对步进电机的性能要求。
这包括精度、速度、扭矩和负载特性等方面。
精度是指电机能够准确到达的位置,对于一些高精度的应用,如数控机床、3D 打印等,就需要选择具有高精度的步进电机。
速度则决定了电机能够多快地完成动作,例如在快速传送带上,就需要高速的步进电机。
扭矩是电机能够输出的力量,对于需要克服较大负载的情况,如起重设备,就必须确保电机具备足够的扭矩。
负载特性也是一个重要的考虑因素。
负载是恒定的还是变化的?是惯性负载还是摩擦力负载?不同的负载类型对电机的性能要求也不同。
如果是惯性负载较大的情况,例如旋转的飞轮,就需要电机具有较好的加速性能;而对于摩擦力负载较大的情况,如直线导轨上的滑动负载,就需要电机在低速时能提供足够的扭矩。
电机的步距角也是选择时需要关注的参数。
步距角越小,电机的分辨率越高,能够实现更精细的位置控制。
常见的步距角有 18 度和 09度等。
如果对位置精度要求极高,还可以选择更小步距角的电机或者通过细分驱动器来提高分辨率。
接下来要考虑的是电机的尺寸和安装方式。
电机的尺寸需要与设备的空间相匹配,过大的电机可能无法安装,而过小的电机可能无法满足性能要求。
安装方式也有多种,如法兰安装、轴安装等,需要根据实际的安装条件来选择。
电机的驱动方式也会影响其性能和使用效果。
常见的驱动方式有恒压驱动和恒流驱动。
恒流驱动能够提供更稳定的电流,从而使电机的运行更加平稳,特别是在高速和高负载情况下表现更为出色。
电源电压也是选择电机时不能忽视的因素。
不同的电机有不同的额定电压范围,需要根据实际能够提供的电源电压来选择合适的电机。
同时,还要考虑电源的稳定性和功率是否能够满足电机的需求。
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。
步进电机选型注意事项
步进电机选型注意事项
在选型步进电机时需要注意以下几个事项:
1. 旋转角度:步进电机的旋转角度通常为1.8度或0.9度。
要
根据实际需要选择合适的旋转角度。
2. 额定电压和电流:根据系统的电源供应能力和电机驱动器的要求,选择合适的步进电机额定电压和电流。
3. 引线类型:步进电机的引线类型有两种:单引线和双引线。
单引线步进电机只有两个引线,适用于简单的应用。
双引线步进电机有四个引线,可以实现更高的精度和控制灵活性。
4. 步进角和分辨率:步进电机的步进角取决于电机本身的结构。
步进角越小,分辨率越高,但也会增加系统的复杂性。
5. 载荷能力和转矩:根据应用的要求,选择具有足够载荷能力和转矩的步进电机,以确保系统的稳定性和可靠性。
6. 适用环境:考虑使用环境的温度、湿度、尘埃等因素,选择适合的步进电机。
有些步进电机具有防尘、防水等功能,适应恶劣环境。
7. 寿命和可靠性:选择具有较高寿命和可靠性的步进电机,以减少故障率和维修成本。
8. 成本和性能:根据预算和性能需求综合考虑选择步进电机,避免过度投入或牺牲性能。
步进电机选择指南
步进电机及驱动器选购指南发布日期:2012-07-16由于及驱动器型号较多、种类较多,在选择时应有一定的讲究,这样才能以最优的性能、最低的价格选择好自己所需的产品。
选取原则:1、首先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过45Nm,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。
2、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: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,当然这样说很不规范,可以参考〈矩-频特性〉。
3、根据负载最大力矩和最高转速这两个重要指标,再参考〈矩-频特性〉,就可以选择出适合自己的步进电机。
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。
4、最后还要考虑留有一定的(如30%)力矩余量和转速余量。
5、可以先选择混合式步进电机,如果由于价格因素,可以选取反应式步进电机。
6、尽量选取细分驱动器,且使驱动器工作在细分状态。
7、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。
8、超小型驱动器和微型驱动器是靠外壳作为散热器的,应固定在较大、较厚的金属板上或外加风机散热,如果没有散热条件,而驱动器又工作在转速较低的场合(这时驱动器发热较大),可以选用带风机的90型驱动器代替。
闸管变频调速操纵系统依照操纵方式的不同,它能够有3种小同的变频调速方式:恒磁通变频调速、恒流变频调速和恒功率变频调速。
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。
步进电机的选用规范
步进电机的选用(一)步进电机的选择步进电机有步距角(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(保持转矩)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=2πnM/60P=Ω·MΩ=2π·n/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)、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:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG 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。
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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
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:
= Ω·M
Ω=2π·n/60
P=2πnM/60
一般用的是二相步进电机是1.8度的那种.步进一次是转1.8度.一般用的滚珠丝杆是4mm和5mm丝距。
看看控制5mm丝距的滚珠丝杆它的理论上能控制的精度:
(1)整步驱动时: 200步进转一圈(360/1.8),每次步进控制5mm/200=0.025 也就是2.5个丝
(2)半步驱动时: 200*2步进转一圈 每次步进控制5mm/400=0.0125 也就是1.25个丝
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。
从上面的数据来看步进电机控制的精度完全能满足DIY的精度要求,而且成本也是比较低的.
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:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG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。
4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。
5、电机在较高速或大惯量负载时,一般不在工作速度起动,而采用逐渐升频提速,一电机不失步,二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精或采用高细分数的驱动器来解决,也可以采用5相电机,不过其整个系统的价格较贵,生产厂家少,其被淘汰的说法是外行话。
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)
关于步进电机的选择
(一)步进电机的选择
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。
7、电机不应在振动区内工作,如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。
8、电机在600PPS(0.9度)以下工作,应采用小电流、大电感、低电压来驱动。
9、应遵循先选电机后选驱动的原则。
关于步进电机的选择
再说说步进电机能控制的理论上的精度:
(4)1/8细分驱动时 200*8步进转一圈 每次步进控制4mm/1600=0.0025 也就是0.25个丝
(5)1/16细分驱动时200*16步进转一圈 每次步进控制4mm/3200=0.00125 也就是0.125个丝
手头容易找到的集成电路能很容易做到整步至8细分驱动,也就是1.25个丝(或1.0个丝)的精度.当然有的专业集成电路可以做到更高的细分,也可以用单片机来做控制部分它可以做到128细分甚至256细分.(这么高的细分数对于我们DIY者来说也难有大的用场)
看看控制4mm丝距的滚珠丝杆它的理论上能控制的精度:
(1)整步驱动时: 200步进转一圈(360/1.8),每次步进控制4mm/200=0.020 也就是2.0个丝
(2)半步驱动时: 200*2步进转一圈 每次步进控制4mm/400=0.010 也就是1.0个丝
(3)1/4细分驱动时 200*4步进转一圈 每次步进控制4mm/800=0.005 也就是0.5个丝
(3)1/4细分驱动时 200*4步进转一圈 每次步进控制5mm/800=0.00625 也就是0.625个丝
(4)1/8细分驱动时 200*8步进转一圈 每次步进控制5mm/1600=0.003125 也就是0.3125个丝
(5)1/16细分驱动时 200*16步进转一圈 每次步进控制5mm/3200=0.0015625 也就是0.15625个丝