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。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。选型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=2Omm，长度 L=1 米，负载 P=5OKG，Z1、Z2 为传动齿轮，Z1 分度圆直径为 D1=200mm，Z2 分度圆直径为 d2=100mm，宽度为 2 厘米μ为摩擦系数，在此设其为μ=0.2，电机启动速度 VO=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=9.8μ×PD/2/1000

=9.8×0.2×50×20/2/1000

=0.98 (牛米)

2．计算传动构件的转动惯量

滚珠螺杆转动惯量：

IO =1.57(R^4)ρL //ρ为密度

=1.57 × (0.01^4) × 7800 × 1

= 0.012 (千克-米平方)

同理可分别求得 Z1 与 Z2 转动惯量，假定求得：

Z1 转动惯量为：I1=0.024(干克·米平方)

Z2转动惯量为：I2=0.0015(千克·米平方)

3. 计算传动比：L21=d1/d2=2

4. 计算电机起动转矩

Tm=T/i21+(lO+I1)ξ/l 21+l2×ξ //ξ为电机的角加速度，此处 =314

=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晌，将其乘上一系数K，此系数请以实际情况斟酌选取。在此令K =1.5，则TK=K×Tm=6.613×1.5=9.9 (牛·米)。

5. 选取电机

据 V1=900RPM(若是两相电机，其脉冲频率为3000)，TK=9.9(牛·米) 查找选型手册，选

出合适电机。

6. 根据所选电机额定电流选出与其匹配的驱动器 , 驱动器的额定电流应比电机额定电流略大。

参考数据：

为由上述计算可见，由传动构件带来的额外转矩不可忽略 , 在进行设计时应多加注意。由于计算 转矩较为繁琐 , 在实际应用中可根据系统机构大致估算所需转矩。下面列出一些电机转速在 8 转/秒 以内匹配成功率较高的应用（滚珠螺杆传动），供大家参考。