步进电机的选型步骤
最全的步进电机选型计算过程

最全的步进电机选型计算过程1.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,电机的选型基于此驱动模式图。
2.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:步距角移动的距离步进电机旋转一周物体物体移动的总距离必要脉冲数︒=360x3.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,同时由于在启动/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。
[][][]秒定位时间必要脉冲数驱动脉冲速度Hz Hz =(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。
[][][][][]秒减速时间加秒定位时间秒减速时间加起始脉冲速度必要脉冲数驱动脉冲速度/-/x -Hz Hz =4.一般步进电机力矩简单计算:电机力矩=(摩擦负载力矩T L +启动时的惯性负载力矩T a )×安全系数。
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,而负载可分为启动时的惯性负载和恒速运行时的摩擦负载两种,自启动运行方式启动(一般指由低速启动)时的启动时的惯性负载力矩和恒速运行时的摩擦负载力矩均要考虑,加速起动时主要考虑启动时的惯性负载力矩,恒速运行进只要考虑摩擦负载力矩。
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。
步进电机选型方法

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。
步进电机选择的详细计算过程

步进电机选择的详细计算过程步进电机选择的详细计算过程2011-07-25 00:13:59| 分类:默认分类|举报|字号订阅1,如何正确选择伺服电机和步进电机?主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。
供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。
据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。
2,选择步进电机还是伺服电机系统?其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,各有其特点。
请见下表,自然明白。
可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。
大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。
因而适合做低速平稳运行的应用。
6,使用电机时要注意的问题?上电运行前要作如下检查:1)电源电压是否合适(过压很可能造成驱动模块的损坏);对于直流输入的+/-极性一定不能接错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适(开始时不要太大);2)控制信号线接牢靠,工业现场最好要考虑屏蔽问题(如采用双绞线);3)不要开始时就把需要接的线全接上,只连成最基本的系统,运行良好后,再逐步连接。
4)一定要搞清楚接地方法,还是采用浮空不接。
5)开始运行的半小时内要密切观察电机的状态,如运动是否正常,声音和温升情况,发现问题立即停机调整。
7,步进电机启动运行时,有时动一下就不动了或原地来回动,运行时有时还会失步,是什么问题?一般要考虑以下方面作检查:1)电机力矩是否足够大,能否带动负载,因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机,因为步进电机不能过负载运行,哪怕是瞬间,都会造成失步,严重时停转或不规则原地反复动。
2)上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大(一般要>10mA),以使光耦稳定导通,输入的频率是否过高,导致接收不到,如果上位控制器的输出电路是CMOS电路,则也要选用CMOS输入型的驱动器。
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。
步进电机计算与选型

第1章 步进电机计算与选型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(即步进角)。
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;同时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。
步进电机作为,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
我司主要机械设计中运动部件的动力源主要是步进电机。
因此着重介绍步进电机的计算与选型。
1.1 步进电机基本术语保持转矩(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。
保持转矩越大则电机带负载能力越强。
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重要的参数之一。
比如,当人们说的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。
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。
比如对于步进角为度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度,电机的精度能否达到或接近度,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。
运行矩频特性是电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 。
实用公式:转速(r/s )=脉冲频率 /(电机每转整步数*细分数)mP s r V e ⨯=360)/(θ V :电机转速(R/S );P :脉冲频率(Hz );θe :电机固有步距角;m :细分数(整步为1,半步为21.2 电机计算与选型方法选择电机一般应遵循以下步骤:1. 电机最大速度选择步进电机最大速度一般在600~1200 rpm 。
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。
步进电机选型指导

步进电机选型指导由于步进电机及驱动器型号较多、种类较多,用户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(仅供参考):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45N.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。
2.确定步进电机的最高运行转速。
电机和驱动器选购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600转/分或800转/分以内,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50%)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),可以选用带风机的大型驱动器代替。
要使系统协调运转,电机选型是比较重要的一环。
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。
步进电机选择的详细计算过程

步进电机选择的详细计算过程1,如何正确选择伺服电机和步进电机?主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。
供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。
据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。
2,选择步进电机还是伺服电机系统?其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,各有其特点。
请见下表,自然明白。
步进电机系统伺服电机系统力矩范围中小力矩(一般在20Nm以下)小中大,全范围速度范围低(一般在2000RPM以下,大力矩电机小于1000RPM)高(可达5000RPM),直流伺服电机更可达1~2万转/分控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式,位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动(但用细分型驱动器则可明显改善)好,运行平滑精度一般较低,细分型驱动时较高高(具体要看反馈装置的分辨率)矩频特性高速时,力矩下降快力矩特性好,特性较硬过载特性过载时会失步可3~10倍过载(短时)反馈方式大多数为开环控制,也可接编码器,防止失步闭环方式,编码器反馈编码器类型 - 光电型旋转编码器(增量型/绝对值型),旋转变压器型响应速度一般快耐振动好一般(旋转变压器型可耐振动)温升运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格低高3,如何配用步进电机驱动器?根据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。
如果需要低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。
对于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能。
4,2相和5相步进电机有何区别,如何选择?2相电机成本低,但在低速时的震动较大,高速时的力矩下降快。
5相电机则振动较小,高速性能好,比2相电机的速度高30~50%,可在部分场合取代伺服电机。
5,何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别?直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
步进电机选型方法

如何选择合适的步进电机1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = G·rG 重物重量 r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kg·cm)M:质量R1:外径R2:内径TJ = J·dw/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。
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。
(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。
B.tr = 1.8*10-5*J*Θ*(F1-F0)/ (TJ-TL)C.F(t)=(F1-F0)*t/tr+F0, 0 < t < tr(2)指数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TJ0,TJ1一般TJ0 =70% Tm0,TJ1 =70% Tm1,TL=60%Tm1B.tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]C.F(t)=F2*[1-e^(-t/F4)]+F0, 0 < t < tr其中,F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)J 为电机转子和负载的转动惯量,Θ为每一步的度数,整步运行时为电机步距角。
步进电机选型指导

使用注意事项
步进电机属于精密机械,如果不小心运输和使用,有可能降低机器的精度,甚至有可能损坏电机。在与皮带轮、联轴 器和齿轮等安装时,要确保安装牢固,并在正式运转前进行暖机运转。
●安装平面
电机可自由的朝上、朝下或是横向安装。请在耐振性佳、热传导效果好的平滑金属板上安装步进电机。电机安装 平面上有安装凸台用于安装定位,此凸台的公差为 h8。 ●电机出轴
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 × 电机转一圈的位移量
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)
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
步 进
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。
电 机
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:
附有电磁刹车的电机在断电时电磁刹车会保持电机停止的位置,但切勿将电磁刹车用于电机制动和安全刹车。
矩形驱动时加速转矩nmjojlsf236180s梯形驱动时加速转矩nmjojls180f2f1t1jo转子惯量kgm2jl全负载惯量kgm2s马达步距角f2运转脉冲速度hzf1启动脉冲速度hzf矩形驱动时的运转脉冲速度hzt1加减速时间sstep43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1520倍
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。
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。
步进电机选型步骤

计算加减速力矩 Ta
根据驱动数据图,负载惯量,转子惯量等因素进行计算
计算驱动力矩 T
● 驱动力矩 Td=(加速力矩 Ta+负载力矩 TL )╳安全系数 ● 在最大脉冲速度 f0 时,离开力矩不小于驱动力矩 Td
1)垂直提升物体时:
负载惯量 : 负载力矩 :
JL(kg.cm2)= (π/32)ρL (D14-D24) + (m D12 )/4 TL (N.m)= (WD1/2)×10-2
4)驱动力矩 T =Ta+TL= (JM+JL)(π/180)θS[(f0-f1)/t]×10-2 + TL
T(Nm)
运转曲线
T --驱动力矩
Ta--加速力矩
T B
JM--电机转子惯量
启动曲线
JL--负载惯量
TL A
B
A
B
激磁相数
2
半步驱动方式
1-2 相激磁
A
激磁相
B
A
B
激磁相数
12 21
激磁顺序
2
3
2 34
2 激磁顺序 56
21 21
4 2 78 21
5 2 9 10 21
5 相步进电机驱动激磁顺序表
整步驱动方式
激磁顺序
5 相激磁
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A
B
C
激磁相
D
E
激磁相数
5555 55 5555
f1 f0
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.
2 相步进电机激磁顺序表
整步驱动方式
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
ml2/12
2. 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eq1T
eq1amax 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 m
a 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。
其中式(4-10)中的导轨的摩擦力为:
F μ摩c =(F +G) (4-11)
式中 μ——导轨的摩擦因素(滑动导轨取0.15~0.18,滚动导轨取0.003~0.005);
c F ——垂直方向的工作负载,车削时为c F ,立铣时为z F ,单位为N ,空载时c F =0;
G ——运动部件的总重力,单位为N ;
3)滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩:
200T =(1)2F i ηπη-YJ h P (4-12)
式中 F YJ ——滚珠丝杠的预紧力,一般取滚珠丝杠工作载荷F m 的1/3,单位为N ;
0η——滚珠丝杠未预紧时的传动效率,一般取00.9η≥。
由于滚珠丝杠副的传动效率很高,所以由式(4-12)算出的0T 值很小,在式
(4-8)中与amax T 和f T 比起来,通常可以忽略不计。
(2)最大工作负载状态下电动机所承受的负载转矩eq2T
eq2t 0T =T +T T f + (4-13)
式中 T f 和0T 分别按式(4-10)和式(4-12)进行计算。
而折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩t T 由下式计算:
t T =2i πη (4-14)
式中 F f ——进给方向最大工作载荷,单位为N ;
经过上述计算后,可知加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩应为:
{}
eq eq1eq2T =max T ,T (4-15)
3. 步进电动机的初选 将上述计算所得的eq T 乘上一个系数K ,用eq KT 的值来初选步进电动机的最大静转矩,其中的系数K 称做安全系数。
因为在工厂应用中,当电网电压降低时,步进电动机的输出转矩会下降,可能会造成丢步,甚至堵转。
所以,在选择步进电动机最大静转矩的时候,需要考虑安全系数K ,对于开环控制,一般应在2.5~4之间选取。
此后,对于初选好的步进电动机,还需要按以下步骤进行校核。
4. 步进电动机的性能校核
(1)最快工作进给速度时电动机输出转矩校核 由最快工作进给速度maxf ν(mm/min)和系统脉冲当量δ(mm/脉冲),可计算出电动机对应的运行频率为:
max maxf f =60f
νδ (4-16)
从初选的步进电动机的矩频特性曲线,找出运行频率maxf f 所对应的输出转矩maxf T ,检查maxf T 是否大于最大工作负载转矩eq2T 。
若是,则满足要求;若否,则需要重新选择电动机。
(2)最快空载移动时电动机输出转矩校核 由最快空载移动速度max ν(mm/min)和系统脉
冲当量δ(mm/脉冲),仿照式(4-16),算出电动机对应的运行频率max f
,再从矩频特性曲线上找出max f 所对应的输出转矩max T 。
检查max T 是否大于快速空载起动时的负载转矩eq1T 。
若是,则满足要求;若否,需要重新选择电动机。
(3)最快空载移动时电动机运行频率校核 由最快空载移动速度max ν(mm/min)和系统脉
冲当量δ(mm/脉冲),算出电动机对应的运行频率max f 。
检查max f 有没有超出所选电动机
的极限空载运行频率。
(4)起动频率的校核 步进电动机的起动频率是随其轴上负载转动惯量的增加而下降的(见图4-7),所以需要根据初选的步进电动机的起动惯频特性曲线,找出电动机转轴上总转动惯量eq J 所对应的L f 。
当产品资料不提供惯频特性曲线时,也可以通过下式对L f 进行估算:
L f q
(4-17)
式中 q f ——电动机空载起动频率,单位为Hz ,可有产品资料查得;
eq J ——加在步进电动机转轴上的总转动惯量,单位为2kg m ⋅; m J ——步进电动机转子转动惯量,单位为2kg m ⋅。
从式(4-17)中可知,步进电动机克服惯性负载L f 肯定小于空载起动频率q f 。
要想保证步进电动机起动时不失步,任何时候的起动频率都必须小于L f 。